JPH07183405A - Semiconductor device and formation method - Google Patents

Semiconductor device and formation method

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JPH07183405A
JPH07183405A JP32802193A JP32802193A JPH07183405A JP H07183405 A JPH07183405 A JP H07183405A JP 32802193 A JP32802193 A JP 32802193A JP 32802193 A JP32802193 A JP 32802193A JP H07183405 A JPH07183405 A JP H07183405A
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JP
Japan
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insulating film
nitrogen
semiconductor device
impurity diffusion
tunnel oxide
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Application number
JP32802193A
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Japanese (ja)
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Hisashi Fukuda
永 福田
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To provide a semiconductor device which excels in the film quality even when an insulating film is made thinner and provides little deterioration of the insulating film even when writing and erasing operation is performed, and also its formation method. CONSTITUTION:In a semiconductor device which is provided with a semiconductor substrate 10 in which a first and a second impurity diffusion layer 12, 14 are provided and an electrode part 23 having an insulating film 16b over a part of the upper surface of the first and the second impurity diffusion layer 12, 14 on the semiconductor substrate and a conducting layer 18a on the upper side thereof, it is provided with nitrogen infection regions 12, 26 in the vicinity of the boundary between the insulating film 16b and the first and the second impurity diffusion layers 12, 14.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置、特に、
電気的に情報の書込及び消去が可能で、かつ、情報の保
持に外部より電力を与える必要のない記憶効果を具えた
不揮発性半導体記憶装置(所謂EEPROM)及びその
形成方法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 device, and more particularly to
The present invention relates to a non-volatile semiconductor memory device (so-called EEPROM) having a memory effect in which information can be electrically written and erased and an external power need not be applied to retain information, and a method for forming the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体装置(例えば不揮発性半導
体記憶装置)は、文献(文献:「月刊Semicond
uctor World」、1991年、4月号、P
P.94〜98、プレスジャナール)に開示されてい
る。
2. Description of the Related Art A conventional semiconductor device (for example, a non-volatile semiconductor memory device) is described in a document (reference: “Monthly Semiconductor”).
Actor World ", April 1991, P.
P. 94-98, Press Janal).

【0003】この文献に開示されている半導体装置の構
造(ETOXセル)の一例を以下に述べる。
An example of the structure of a semiconductor device (ETOX cell) disclosed in this document will be described below.

【0004】このETOXセルの構成によれば、P導電
型の半導体基板にn+ 型のソース領域及びn+ 型のドレ
イン領域を設けている。更に、n+ 型のソース領域の下
層部分には、n- 型ソース領域を設け、また、n+ 型ド
レイン領域の下層部分にはp+ 型のドレイン領域を設け
ている。そして、半導体基板上に、ソース領域及びドレ
イン領域の対向端側の上面の一部分にわたって絶縁膜と
してのトンネル酸化膜、浮遊ゲート電極、層間絶縁膜及
び制御ゲート電極を積層して具えている。
According to the structure of this ETOX cell, an n + type source region and an n + type drain region are provided on a P conductive type semiconductor substrate. Further, the lower layer portion of the source region of n + -type, n - -type source region provided, also, the lower layer portion of the n + -type drain region are provided drain region of p + -type. A tunnel oxide film as an insulating film, a floating gate electrode, an interlayer insulating film, and a control gate electrode are laminated on the semiconductor substrate over a part of the upper surfaces of the source region and the drain region on the opposite end side.

【0005】次に、上述したETOXセルを用いてセル
の動作方法を簡単に説明する。
Next, a method of operating the cell using the above-mentioned ETOX cell will be briefly described.

【0006】ETOXセルの書込動作は、ドレイン領域
から浮遊ゲート電極への電子の注入によって行う。すな
わち、制御ゲートとドレイン領域に高電圧を印加する
と、チャネルの近傍に発生するホットエレクトロン(熱
電子)が浮遊ゲートに注入され、これにより、制御ゲー
ト電極からみたしきい値電圧が高い状態(“0”状態)
となる。一方、消去は、浮遊ゲート中の電子をトンネル
酸化膜を通ってソース領域へ抜き取ることによって行
う。すなわち、制御ゲート電極を接地電位(0V)と
し、かつソース領域に正の高電圧を印加する。このと
き、トンネル酸化膜を通してトンネル電流(ファウラー
ノルドハイムトンネル電流ともいう。)が浮遊ゲートか
らソース領域側へ流れ、浮遊ゲート電極中の電子が抜き
取られる。このとき、しきい値電圧は低い状態(“1”
状態)となる。また、読出しは、制御ゲート電極に高電
位を印加し、かつメモリセルを選択してドレイン領域に
熱電子を発生させないように十分に低い電圧を印加して
おき、メモリセルトランジスタのしきい値電圧の差に応
じて“1”または“0”状態を読み取る。
The write operation of the ETOX cell is performed by injecting electrons from the drain region into the floating gate electrode. That is, when a high voltage is applied to the control gate and the drain region, hot electrons (thermoelectrons) generated in the vicinity of the channel are injected into the floating gate, so that the threshold voltage seen from the control gate electrode is high (“ 0 "state)
Becomes On the other hand, erasing is performed by extracting the electrons in the floating gate to the source region through the tunnel oxide film. That is, the control gate electrode is set to the ground potential (0V) and a positive high voltage is applied to the source region. At this time, a tunnel current (also referred to as Fowler-Nordheim tunnel current) flows through the tunnel oxide film from the floating gate to the source region side, and electrons in the floating gate electrode are extracted. At this time, the threshold voltage is low (“1”
State). For reading, the threshold voltage of the memory cell transistor is set by applying a high potential to the control gate electrode and by selecting a memory cell and applying a sufficiently low voltage so as not to generate thermoelectrons in the drain region. Read the "1" or "0" state depending on the difference between.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のETOXセルは、情報の書込及び消去を繰り返
し行った場合、トンネル酸化膜に加わるストレスは情報
の書換回数とともに増加する。このストレスとトンネル
酸化膜とデータの保持特性とは相関関係があり、例えば
ストレスが大きくなるほどデータの保持特性が劣化して
書込及び消去回数は低下する。一般的には、トンネル酸
化膜の膜厚を厚くすればトンネル酸化膜に加わる電界が
小さくなるので、情報の書込及び消去回数が増加する。
これにともないデータ保持時間も長くなる。しかし、ト
ンネル酸化膜の膜厚が厚くなると、消去時にトンネル電
流を用いて浮遊ゲートに蓄積されている電子をソース領
域側に抜き取ってデータの消去を行うためには、ソース
領域と浮遊ゲート間に高電圧を印加する必要が生じる。
このため、半導体装置内に昇圧用回路を組込まねばなら
ず、そのため、半導体装置内にメモリ部や周辺駆動回路
などとは別に昇圧回路のための占有面積が必要になる。
その結果、回路全体の微細化が図れず、従って、回路の
微細化を図るには、どうしてもトンネル酸化膜の薄膜化
が望まれていた。
However, in the above-mentioned conventional ETOX cell, when information is repeatedly written and erased, the stress applied to the tunnel oxide film increases with the number of times information is rewritten. There is a correlation between the stress, the tunnel oxide film, and the data retention characteristic. For example, as the stress increases, the data retention characteristic deteriorates and the number of writing and erasing decreases. In general, as the thickness of the tunnel oxide film is increased, the electric field applied to the tunnel oxide film is reduced, and the number of times of writing and erasing information is increased.
Along with this, the data retention time also becomes longer. However, when the tunnel oxide film becomes thicker, in order to erase the electrons accumulated in the floating gate to the source region side by using the tunnel current at the time of erasing to erase the data, it is necessary to remove the data between the source region and the floating gate. It becomes necessary to apply a high voltage.
For this reason, the booster circuit must be incorporated in the semiconductor device, which requires an occupied area for the booster circuit in the semiconductor device in addition to the memory section and the peripheral drive circuit.
As a result, miniaturization of the entire circuit cannot be achieved. Therefore, in order to miniaturize the circuit, it is inevitable to make the tunnel oxide film thinner.

【0008】また、トンネル酸化膜(例えばSiO
2 膜)の膜質を改善する従来の方法として、例えばN2
Oガスを用いて1100℃、30秒の加熱処理を行って
トンネル酸化膜にSi−N結合を形成することにより、
トンネル酸化膜の膜質の均一化を図っていた。しかし、
上述した加熱による方法では、高い加熱温度で処理が行
われるため、トンネル酸化膜の膜厚を均一に制御するこ
とがむずかしく、従って、加熱方式を用いないでトンネ
ル膜の膜厚を均一にする方法が望まれていた。また、ト
ンネル酸化膜の薄膜化(例えば100オングストローム
以下)に伴って、絶縁膜を例えば不揮発性半導体記憶装
置(EEPROM)にトンネル酸化膜として用いた場
合、EEPROMの動作特性が劣化してしまう。ここで
動作特性の劣化とは、主に、トンネル酸化膜の絶縁破壊
やリーク電流の増大のことをいう。従って、トンネル酸
化膜を薄膜化しても膜質が均一で、かつ動作特性の劣化
が少ない半導体装置及びその形成方法が望まれていた。
Further, a tunnel oxide film (eg, SiO 2
As a conventional method for improving the film quality of ( 2 films), for example, N 2
By performing a heat treatment at 1100 ° C. for 30 seconds using O gas to form a Si—N bond in the tunnel oxide film,
The quality of the tunnel oxide film was made uniform. But,
In the above heating method, it is difficult to control the film thickness of the tunnel oxide film uniformly because the treatment is performed at a high heating temperature. Therefore, a method of making the film thickness of the tunnel film uniform without using a heating method. Was desired. Further, when the insulating film is used as a tunnel oxide film in, for example, a non-volatile semiconductor memory device (EEPROM) with the thinning of the tunnel oxide film (for example, 100 angstroms or less), the operating characteristics of the EEPROM deteriorate. Here, the deterioration of the operating characteristics mainly means the dielectric breakdown of the tunnel oxide film and the increase of the leak current. Accordingly, there has been a demand for a semiconductor device and a method for forming the same that have uniform film quality and little deterioration in operating characteristics even if the tunnel oxide film is thinned.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】このため、この発明の半
導体装置では、半導体基板と、その表面に設けた電極部
とを具え、そして、この電極部は少なくとも基板面の絶
縁膜とその上側の導電層とを具えている。基板には、第
1及び第2不純物拡散層を設てあり、この半導体基板上
であって第1及び第2不純物拡散層の対向端側の上面の
一部分間にわたって電極部を設けてある。そして、窒素
注入領域を絶縁膜と第1及び第2不純物拡散層との境界
近傍に設けている。
Therefore, the semiconductor device of the present invention comprises a semiconductor substrate and an electrode portion provided on the surface thereof, and the electrode portion is at least the insulating film on the substrate surface and the upper portion thereof. And a conductive layer. First and second impurity diffusion layers are provided on the substrate, and an electrode portion is provided on the semiconductor substrate over a part of the upper surfaces of the first and second impurity diffusion layers on the opposite end side. The nitrogen implantation region is provided near the boundary between the insulating film and the first and second impurity diffusion layers.

【0010】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、絶縁膜と第1及び第2不純物拡散層との境界近傍に
設けた窒素注入領域は、絶縁膜中に設けておくのが良
い。
Further, in implementing the present invention, it is preferable that the nitrogen implantation region provided near the boundary between the insulating film and the first and second impurity diffusion layers is provided in the insulating film.

【0011】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、窒素注入領域は、絶縁膜と第1及び第2不純物拡散
層とにわたって設けておくのが良い。
In implementing the present invention, preferably, the nitrogen-implanted region is preferably provided over the insulating film and the first and second impurity diffusion layers.

【0012】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、窒素注入領域の窒素濃度を最小限1×1020原子/
cm3 とするのが良い。
Further, in carrying out the present invention, preferably, the nitrogen concentration in the nitrogen implantation region is at least 1 × 10 20 atoms / min.
It is good to use cm 3 .

【0013】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、半導体装置を不揮発性半導体記憶装置とするのが良
い。
In implementing the present invention, preferably, the semiconductor device is a non-volatile semiconductor memory device.

【0014】また、この発明の半導体装置の形成方法
は、(a)半導体基板に第1及び第2不純物拡散層を設
ける工程と、(b)半導体基板上に絶縁膜及び導電層を
少なくとも有する電極部を設ける工程と、(c)半導体
基板面に対し、斜め上方から絶縁膜に対し窒素(N2
原子をイオン注入する工程とを含む。
In the method for forming a semiconductor device of the present invention, (a) a step of providing the first and second impurity diffusion layers on the semiconductor substrate, and (b) an electrode having at least an insulating film and a conductive layer on the semiconductor substrate. And (c) nitrogen (N 2 ) to the insulating film from diagonally above the semiconductor substrate surface.
Implanting atoms.

【0015】また、この発明の実施に当たり、半導体基
板に第1及び第2不純物拡散層を設ける工程を窒素原子
をイオン注入した工程の後に行っても良い。
In implementing the present invention, the step of providing the first and second impurity diffusion layers on the semiconductor substrate may be performed after the step of implanting nitrogen atoms.

【0016】[0016]

【作用】上述したこの発明の半導体装置は、絶縁膜と第
1及び第2不純物拡散層との境界近傍に窒素注入領域を
具えている。このため、絶縁膜と第1及び第2不純物拡
散層との境界近傍の窒素注入領域は、絶縁膜に含まれて
いる水素原子が窒素原子と置換される。この現象は、後
述する図4の(A)及び(B)の不純物原子濃度と深さ
の分布曲線からも予測できることであり、絶縁膜と第1
及び第2不純物拡散層の境界近傍の窒素注入領域では、
水素原子が減少して窒素原子が増加する現象を呈する。
このため、絶縁膜(例えばSiO2 膜を使用した場合)
中に結合力の強いSi−N結合が形成される。一方、半
導体基板(例えばシリコン基板を使用した場合)の窒素
注入領域にもSi−N結合が形成される。この絶縁膜を
不揮発性半導体記憶装置のトンネル酸化膜に適用した場
合、書込及び消去時の絶縁膜中の電子の捕獲が抑制され
るので、書込及び消去動作時のしきい値電圧(Vt )の
変動は減少する。
The above-described semiconductor device of the present invention has the nitrogen implantation region near the boundary between the insulating film and the first and second impurity diffusion layers. Therefore, in the nitrogen implantation region near the boundary between the insulating film and the first and second impurity diffusion layers, hydrogen atoms contained in the insulating film are replaced with nitrogen atoms. This phenomenon can be predicted from the distribution curves of the impurity atom concentration and the depth of FIGS. 4A and 4B, which will be described later.
And in the nitrogen implantation region near the boundary of the second impurity diffusion layer,
It exhibits a phenomenon that hydrogen atoms decrease and nitrogen atoms increase.
Therefore, an insulating film (for example, when using a SiO 2 film)
A Si—N bond having a strong bonding force is formed therein. On the other hand, Si-N bonds are also formed in the nitrogen implantation region of the semiconductor substrate (for example, when a silicon substrate is used). When this insulating film is applied to the tunnel oxide film of the nonvolatile semiconductor memory device, the trapping of electrons in the insulating film at the time of writing and erasing is suppressed, so that the threshold voltage (V Fluctuations in t ) are reduced.

【0017】また、この発明の半導体装置の形成方法に
よれば、半導体基板に第1及び第2不純物拡散層を設
け、この基板上に絶縁膜及び導電層を有する電極部を設
ける。その後、半導体基板面に対し、斜め上方から絶縁
膜に対して窒素(N2 )原子をイオン注入する。このよ
うな形成方法によって、電極部をマスクとして用い、絶
縁膜と第1及び第2不純物拡散層の境界近傍に所定の窒
素濃度を有する窒素注入領域を部分的に形成することが
できる。このようにして形成された窒素注入領域は、窒
素が絶縁膜中のSiと結合してSi−N結合の強い絶縁
膜になる。
Further, according to the method for forming a semiconductor device of the present invention, the first and second impurity diffusion layers are provided on the semiconductor substrate, and the electrode portion having the insulating film and the conductive layer is provided on the substrate. After that, nitrogen (N 2 ) atoms are ion-implanted into the insulating film from obliquely above the semiconductor substrate surface. With such a forming method, a nitrogen implantation region having a predetermined nitrogen concentration can be partially formed near the boundary between the insulating film and the first and second impurity diffusion layers by using the electrode portion as a mask. In the nitrogen-implanted region thus formed, nitrogen is bonded to Si in the insulating film to form an insulating film having a strong Si-N bond.

【0018】[0018]

【実施例】以下、この発明の半導体装置の構造及びその
形成方法について説明する。ここでは、半導体装置の一
例として電気的に情報に書換えのできる不揮発性半導体
記憶装置(以下、EEPROMという。)を例に取って
説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The structure of a semiconductor device according to the present invention and the method for forming the same will be described below. Here, as an example of a semiconductor device, a nonvolatile semiconductor memory device (hereinafter referred to as an EEPROM) in which information can be electrically rewritten will be described as an example.

【0019】図1の(A)及び(B)は、EEPROM
の一つのセルの構造を説明するための平面図及びA−A
線に沿って切断したときの断面図である。また、図2の
(A)〜(D)及び図3の(A)〜(C)はEEPRO
Mの形成方法を説明するための工程図である。しかしな
がら、図1の(A)〜(B)、図2(A)〜(D)及び
図3の(A)〜(C)は、この発明が理解できる程度に
各構成成分の形状、大きさ、及び配置を概略的に示して
あるにすぎない。
1A and 1B show an EEPROM
Plan view and AA for explaining the structure of one cell of FIG.
It is sectional drawing when it cut | disconnects along a line. Further, (A) to (D) of FIG. 2 and (A) to (C) of FIG.
FIG. 8 is a process chart for explaining a method for forming M. However, FIGS. 1 (A) to 1 (B), FIGS. 2 (A) to (D), and FIGS. 3 (A) to 3 (C) show the shapes and sizes of the respective constituents to the extent that the present invention can be understood. , And the arrangement is only shown schematically.

【0020】1.この発明のEEPROMセルの構造 先ず、図1の(A)及び(B)を参照してEEPROM
の構造について説明する。
1. Structure of EEPROM Cell of the Present Invention First, referring to FIGS. 1A and 1B, an EEPROM cell
The structure of will be described.

【0021】半導体基板10としてp型シリコン基板
(以下、基板という。)を用いる。この基板10は、例
えば比抵抗を10Ω・cmとし、結晶面の方位を(10
0)面とする。この基板10に離間させて第1不純物拡
散層12(以下、n+ 型ソース領域という。)と第2不
純物拡散層14(以下、n+ 型ドレイン領域という。)
とを設けてある。また、所要に応じてドレイン領域14
の下側の基板10中に注入効率を上げるためのp- 型層
(図示せず)を設け、また、n+ 型ソース領域12の下
側の基板10中にパンチスルー防止用のn- 型層(図示
せず)を設けてあっても良い。
A p-type silicon substrate (hereinafter referred to as a substrate) is used as the semiconductor substrate 10. The substrate 10 has, for example, a specific resistance of 10 Ω · cm and a crystal plane orientation of (10
0) face. The first impurity diffusion layer 12 (hereinafter, referred to as n + type source region) and the second impurity diffusion layer 14 (hereinafter, referred to as n + type drain region) are separated from the substrate 10.
And are provided. Also, if necessary, the drain region 14
-Type layer (not shown) is provided, also, n for preventing punch-through in the lower substrate 10 of the n + -type source region 12 - - type p for increasing injection efficiency into the substrate 10 of the lower A layer (not shown) may be provided.

【0022】そして、n+ 型ソース領域12とn+ 型ド
レイン領域14との間には、チャネル領域15を設けて
いる。また、この基板10上に、n+ 型ソース領域12
及びn+ 型ドレイン領域14の対向端の上面の一部分間
にわたって、絶縁膜16b(以下、トンネル酸化膜とい
う。)と導電層18a(以下、浮遊ゲート電極とい
う。)と層間絶縁膜20aと制御ゲート電極22aを積
層して設けてある。なお、ここでは、浮遊ゲート電極1
8a、層間絶縁膜20a及び制御ゲート電極22aを総
称して電極部23と称する。
A channel region 15 is provided between the n + type source region 12 and the n + type drain region 14. In addition, an n + type source region 12 is formed on the substrate 10.
And the insulating film 16b (hereinafter referred to as a tunnel oxide film), the conductive layer 18a (hereinafter referred to as a floating gate electrode), the interlayer insulating film 20a, and the control gate over a part of the upper surface of the opposite end of the n + type drain region 14. The electrode 22a is provided by stacking. In addition, here, the floating gate electrode 1
8a, the interlayer insulating film 20a, and the control gate electrode 22a are collectively referred to as an electrode portion 23.

【0023】また、トンネル酸化膜16bとn+ 型ソー
ス領域12及びn+ 型ドレイン領域14との境界近傍に
窒素注入領域24a、24b、26a及び26bを設け
ている。なお、このとき、窒素注入領域24a〜26b
は、図1でトンネル酸化膜とn+ 型ソース領域及びn+
型ドレイン領域の両方にまたがって形成されているが、
トンネル酸化膜16b中にのみ形成されていても良い。
Further, nitrogen implantation regions 24a, 24b, 26a and 26b are provided near the boundaries between the tunnel oxide film 16b and the n + type source region 12 and the n + type drain region 14. At this time, the nitrogen implantation regions 24a to 26b are formed.
Is a tunnel oxide film, an n + type source region and an n +
Although it is formed across both of the mold drain regions,
It may be formed only in the tunnel oxide film 16b.

【0024】また、トンネル酸化膜の窒素注入領域24
a、26aは、好ましくは、n+ 型ソース領域12及び
+ 型ドレイン領域14がトンネル絶縁膜16bと接合
している面28、30よりも大きく形成してあるのが良
い。
The nitrogen implantation region 24 of the tunnel oxide film
It is preferable that a and 26a are formed larger than the surfaces 28 and 30 where the n + type source region 12 and the n + type drain region 14 are joined to the tunnel insulating film 16b.

【0025】2.この発明のEEPROMの形成方法 次に、図2の(A)〜(D)及び図3の(A)〜(C)
を参照してこの発明のEEPROMの形成方法につき説
明する。
2. Method of Forming EEPROM of Present Invention Next, (A) to (D) of FIG. 2 and (A) to (C) of FIG.
The method of forming the EEPROM of the present invention will be described with reference to FIG.

【0026】先ず、基板10を任意好適な洗浄液を用い
て洗浄して基板10に付着している不純物を除去した
後、洗浄済の基板10を、ただちに任意好適な酸化膜形
成反応炉(図示せず)内に搬入する。
First, the substrate 10 is washed with any suitable washing liquid to remove impurities adhering to the substrate 10, and the washed substrate 10 is immediately washed with any suitable oxide film forming reaction furnace (not shown). No)).

【0027】その後、反応炉内に酸素ガスを導入し、約
900℃、20分間の加熱処理を行って基板10上にト
ンネル酸化膜16を形成する(図2の(A))。このト
ンネル酸化膜12の材料を例えばSiO2 とし、膜厚を
例えば約110A°(記号A°はオングストロームを表
す。)とする。
Then, oxygen gas is introduced into the reaction furnace and heat treatment is performed at about 900 ° C. for 20 minutes to form a tunnel oxide film 16 on the substrate 10 ((A) of FIG. 2). The material of the tunnel oxide film 12 is, for example, SiO 2 , and the film thickness is, for example, about 110 A ° (the symbol A ° represents angstrom).

【0028】続いて、図2の(A)の構造体を、直ちに
シリコン薄膜形成装置(図示せず)に移す。そして、任
意好適な条件の下でトンネル酸化膜16上に浮遊ゲート
用予備層18を形成する(図2の(B))。この浮遊ゲ
ート用予備層18の材料を、例えば多結晶シリコンとす
る。また、浮遊ゲート用予備層18の膜厚を約1000
A°とする。更に、この浮遊ゲート用予備層18に任意
好適な方法を用いてリン(P)を拡散させてN+ 導電型
の浮遊ゲート用予備層(図示せず)を形成する。
Subsequently, the structure shown in FIG. 2A is immediately transferred to a silicon thin film forming apparatus (not shown). Then, the floating gate preliminary layer 18 is formed on the tunnel oxide film 16 under any suitable condition ((B) of FIG. 2). The material of the floating gate preliminary layer 18 is, for example, polycrystalline silicon. Further, the thickness of the floating gate preliminary layer 18 is set to about 1000.
Set to A °. Further, phosphorus (P) is diffused into the floating gate preliminary layer 18 by any suitable method to form an N + conductivity type floating gate preliminary layer (not shown).

【0029】次に、N+ 導電型の浮遊ゲート用予備層上
に化学気相成長法(CVD法)を用いて層間絶縁膜20
を形成する(図2の(C))。このときの層間絶縁膜2
0の材料を例えばSiO2 とし、膜厚を200A°程度
とする。
Next, the interlayer insulating film 20 is formed on the N + conductive type floating gate preliminary layer by chemical vapor deposition (CVD).
Are formed ((C) in FIG. 2). Interlayer insulating film 2 at this time
The material of No. 0 is SiO 2 , for example, and the film thickness is about 200 A °.

【0030】次に、上述した図2の(B)の工程と同様
な方法を用いて層間絶縁膜20上に制御ゲート用予備層
22を形成する(図2の(D))。この制御ゲート用予
備層22の材料を例えば多結晶シリコンとし、この制御
ゲート用予備層22中にも上述した浮遊ゲート用予備層
のときと同様にしてリンを拡散させてN+ 導電型の制御
ゲート用予備層を形成する。
Next, the control gate preliminary layer 22 is formed on the interlayer insulating film 20 by using a method similar to the step of FIG. 2B described above (FIG. 2D). The material of the control gate preliminary layer 22 is, for example, polycrystalline silicon, and phosphorus is diffused into the control gate preliminary layer 22 in the same manner as in the floating gate preliminary layer described above to control the N + conductivity type. A preliminary layer for gate is formed.

【0031】次に、任意好適な方法を用いて制御ゲート
用予備層22の一部をマスキングし、ホトエッチング及
びドライエッチング法を用いて図3の(A)の構造体を
得る。このとき残存した22a、20a、18a及び1
6aを、それぞれ制御ゲート電極、層間絶縁膜、浮遊ゲ
ート電極及びトンネル酸化膜と称する。また、ここで
は、制御ゲート電極22a、層間絶縁膜20a、浮遊ゲ
ート電極18aを総称して電極部23と称する。
Next, a part of the control gate preliminary layer 22 is masked by any suitable method, and the structure of FIG. 3A is obtained by photoetching and dry etching. 22a, 20a, 18a and 1 remaining at this time
6a are referred to as a control gate electrode, an interlayer insulating film, a floating gate electrode and a tunnel oxide film, respectively. Further, here, the control gate electrode 22a, the interlayer insulating film 20a, and the floating gate electrode 18a are collectively referred to as an electrode portion 23.

【0032】次に、電極部23をマスクとして用い、基
板10面に対し、斜め上方からトンネル酸化膜16aに
対して窒素原子のイオン注入を行う。このとき、トンネ
ル酸化膜16aと基板10の境界近傍の一部に窒素注入
領域24(24a,24b),26(26a、26b)
が形成される(図3の(B))。24a、26aは絶縁
膜(トンネル酸化膜)中にできた領域であり、24b、
26bは不純物拡散層(ソース領域及びドレイン領域)
12、14及びチャネル領域15中にできた領域であ
る。この窒素注入領域24a〜26bを形成する際の条
件を以下に述べる。
Next, using the electrode portion 23 as a mask, nitrogen atoms are ion-implanted into the tunnel oxide film 16a from obliquely above the surface of the substrate 10. At this time, nitrogen implantation regions 24 (24a, 24b), 26 (26a, 26b) are formed in a part of the vicinity of the boundary between the tunnel oxide film 16a and the substrate 10.
Are formed ((B) of FIG. 3). 24a and 26a are regions formed in the insulating film (tunnel oxide film), and 24b and
26b is an impurity diffusion layer (source region and drain region)
The regions 12 and 14 and the channel region 15 are formed. The conditions for forming the nitrogen-implanted regions 24a to 26b will be described below.

【0033】使用装置:イオン注入装置 使用イオン:N2 + イオン 加速電圧 :50KeV(但し、加速電圧はウエハの形
状の大きさや電極部の形状等によって任意に選択する必
要がある。) ドース量:1×1016cm-2 上述したイオン注入条件の下で、基板10を例えば毎分
1回転以上回転させながら基板10面に対して約45度
の斜め方向からトンネル酸化膜16aへ向けて窒素(N
2 )イオンを注入する。このときトンネル酸化膜16b
中に高い濃度の窒素原子を含む窒素注入領域24a,2
6aが形成される。一方、基板10中にも高い濃度の窒
素原子を含む窒素注入領域24b,26bが形成され
る。なお、チャネル領域15には、窒素イオン注入はで
きるだけ、回避した方が良い。なぜらな、EEPROM
の動作特性に影響を与えないためである。
Equipment used: Ion implantation equipment Ions used: N 2 + ions Accelerating voltage: 50 KeV (However, the accelerating voltage must be arbitrarily selected depending on the size of the shape of the wafer and the shape of the electrode portion.) Dosage amount: 1 × 10 16 cm −2 Under the above - mentioned ion implantation conditions, while rotating the substrate 10 at, for example, one rotation or more per minute, the nitrogen ( N
2 ) Implant ions. At this time, the tunnel oxide film 16b
Nitrogen implantation regions 24a, 2 containing a high concentration of nitrogen atoms
6a is formed. On the other hand, nitrogen implantation regions 24b and 26b containing a high concentration of nitrogen atoms are also formed in the substrate 10. It should be noted that nitrogen ion implantation into the channel region 15 should be avoided if possible. Why, EEPROM
This is because it does not affect the operating characteristics of.

【0034】その後、イオン注入法を用いて基板10に
+ 導電型のソース領域12及びドレイン領域14を形
成する(図3の(C))。なお、この発明の実施例で
は、n+ 型ソース領域12及びドレイン領域14は、ト
ンネル酸化膜16bと電極部23を形成した後に設けた
が、基板10にあらかじめ設けておいても良い。
After that, an n + conductivity type source region 12 and drain region 14 are formed on the substrate 10 by ion implantation (FIG. 3C). Although the n + type source region 12 and the drain region 14 are provided after forming the tunnel oxide film 16b and the electrode portion 23 in the embodiment of the present invention, they may be provided in advance on the substrate 10.

【0035】図4の(A)及び(B)は、トンネル酸化
膜(SiO2 膜)16bとシリコン(Si)基板10の
境界近傍の各原子濃度をSIMS(二次イオン質量分析
法)を用いて測定した結果を示す。図中、横軸に不純物
の深さ(A°)を取り、縦軸に水素及び窒素濃度(原子
/cm3 )を取って表している。
In FIGS. 4A and 4B, the atomic concentrations near the boundary between the tunnel oxide film (SiO 2 film) 16b and the silicon (Si) substrate 10 are measured by SIMS (secondary ion mass spectrometry). The results of measurement are shown below. In the figure, the horizontal axis represents the depth of impurities (A °) and the vertical axis represents the concentrations of hydrogen and nitrogen (atoms / cm 3 ).

【0036】また、曲線Iは、SiO2 膜に窒素
(N2 )をドープしない場合の不純物濃度分布を表し、
曲線IIはSiO2 膜をN2 Oガスでアニール処理(1
100℃、30秒)を行ったときの濃度分布、また、曲
線IIIはこの発明の実施例で形成されたSiO2 膜を
用いたときの不純物濃度分布を表している。
Curve I represents the impurity concentration distribution when the SiO 2 film is not doped with nitrogen (N 2 ),
Curve II is an annealing treatment of the SiO 2 film with N 2 O gas (1
100 ° C., 30 seconds), and the curve III shows the impurity concentration distribution when the SiO 2 film formed in the embodiment of the present invention is used.

【0037】図4の(A)〜(B)から理解できるよう
に、この発明の実施例によって形成されたEEEPRO
Mは、SiO2 /Siの境界面からSiO2 膜の上面に
近ずくにつれて水素濃度は、従来の曲線I及び曲線II
に比べて減少している。
As can be seen from FIGS. 4A-4B, EEEPRO formed according to an embodiment of the present invention.
M is the hydrogen concentration of the conventional curve I and the conventional curve II as it approaches the upper surface of the SiO 2 film from the SiO 2 / Si interface.
It has decreased compared to.

【0038】また、窒素濃度の分布を見ると、窒素をド
ープしない場合(曲線I)の窒素濃度は、SiO2 /S
i境界近傍で3×1019原子/cm3 になり、SiO2
の表面近傍では1×1018原子/cm3 の値になる。一
方、N2 Oガスをアニール処理したときの窒素濃度(曲
線II)は、SiO2 /Siの境界面をピークにして、
SiO2 膜の上面方向に近ずくにつれて急速に減少し始
めている。すなわち、ピーク時に3×1021原子/cm
3 であった窒素濃度は、SiO2 /Siの境界面からS
iO2 膜の方向へ約50A°の深さ離れると約2×10
18原子/cm3に減少している。これに対して、この発
明の実施例(曲線III)の窒素濃度の分布をみると、
SiO2 /Siの境界面の窒素濃度は7×1022原子/
cm3 であるが、境界面からSiO2 膜の上面へ約50
A°の深さ離れると約1×1020原子/cm3 に一度減
少する。その後、SiO2 膜の上面まで窒素濃度は減少
せずに約1×1020原子/cm3 の値を保持している。
この測定結果から、以下のことが予測される。この発明
のトンネル酸化膜は、水素原子と窒素原子が置換され、
Si−N結合の強い、安定したトンネル酸化膜の窒素注
入領域が形成されるようになる。また、この窒素注入領
域24a,26aには、1×1020原子/cm3 以上の
窒素原子がトンネル酸化膜の膜厚の方向全域に渡って均
一に形成されている。
Further, looking at the distribution of nitrogen concentration, the nitrogen concentration when not doped with nitrogen (curve I) is SiO 2 / S.
3 × 10 19 atoms / cm 3 near the i-boundary, and SiO 2
In the vicinity of the surface of, the value is 1 × 10 18 atoms / cm 3 . On the other hand, the nitrogen concentration (curve II) when the N 2 O gas is annealed has a peak at the SiO 2 / Si interface,
It begins to decrease rapidly as it approaches the upper surface of the SiO 2 film. That is, at the peak of 3 × 10 21 atoms / cm
The nitrogen concentration of 3 was S from the SiO 2 / Si interface.
Approximately 2 × 10 when separated by a depth of approximately 50 A ° in the direction of the iO 2 film.
It has been reduced to 18 atoms / cm 3 . On the other hand, looking at the distribution of nitrogen concentration in the example of the present invention (curve III),
The nitrogen concentration at the SiO 2 / Si interface is 7 × 10 22 atoms /
cm 3 but about 50 from the boundary surface to the upper surface of the SiO 2 film
It decreases once to about 1 × 10 20 atoms / cm 3 at a depth of A °. After that, the nitrogen concentration does not decrease to the upper surface of the SiO 2 film and the value of about 1 × 10 20 atoms / cm 3 is maintained.
The following is predicted from this measurement result. In the tunnel oxide film of the present invention, hydrogen atoms and nitrogen atoms are replaced,
A stable nitrogen-implanted region of the tunnel oxide film having a strong Si—N bond is formed. Further, nitrogen atoms of 1 × 10 20 atoms / cm 3 or more are formed uniformly in the nitrogen implantation regions 24a and 26a over the entire region in the film thickness of the tunnel oxide film.

【0039】図5は、従来例及びこの発明の実施例のE
EPROMのしきい値電圧と書換回数の関係を示す。こ
こで、曲線Iは、SiO2 膜に窒素をドープしない場合
のしきい値電圧を表し、曲線IIはSiO2 膜を形成し
た後、N2 Oガス中でアニール処理した場合、また、曲
線IIIはこの発明の実施例で形成されたEEPROM
を用いたときのしきい値電圧をそれぞれ表している。ま
た、上方に分布する白丸、白四角及び白三角は、書込時
のしきい値電圧(Vt )を表し、下方に分布する黒丸、
黒四角及び黒三角は消去時のしきい値電圧を表してい
る。
FIG. 5 shows E of the conventional example and the embodiment of the present invention.
The relation between the threshold voltage of EPROM and the number of times of rewriting is shown. Here, the curve I represents the threshold voltage when the SiO 2 film is not doped with nitrogen, and the curve II is the case where the SiO 2 film is formed and then annealed in N 2 O gas. Is an EEPROM formed in the embodiment of the present invention.
Represents the threshold voltage when used. White circles, white squares and white triangles distributed above represent the threshold voltage (V t ) at the time of writing, and black circles distributed below,
Black squares and black triangles represent threshold voltages at the time of erasing.

【0040】図5から理解できるように、従来のSiO
2 膜に窒素をドープしない場合(曲線I)と、N2 Oガ
ス中でアニール処理した場合(曲線II)のしきい値電
圧を見ると、EEPROMの書き込み時のしきい値電圧
は書込/消去繰返回数(以下、書換回数という。)が1
×103 回を過ぎた時点から次第に減少している。すな
わち、書換え回数が1×103 回のときは、しきい値電
圧が約5Vであるが、4×104 回になると約3.5V
に変化する。すなわち、しきい値電圧の変化量は、1.
5Vである。一方、この発明のEEPROMの書込時の
しきい値電圧は動作開始時のとき約5Vを示し、書換回
数が4×104 回になっても5Vのままでしきい値電圧
は変化しない。すなわち、しきい値電圧の変化量は、0
Vである。一方、消去時のしきい値電圧を見ると、従来
のSiO2 膜に窒素をドープしない場合(曲線I)のし
きい値電圧は、最初の時点で−1Vであるが4×104
回の書換回数になると約0.5Vに変化する。すなわ
ち、しきい値電圧の変化量は1.5Vである。
As can be seen from FIG. 5, conventional SiO 2
Looking at the threshold voltage when the two films are not doped with nitrogen (curve I) and when annealed in N 2 O gas (curve II), the threshold voltage at the time of writing of the EEPROM is The number of erase repetitions (hereinafter referred to as the number of rewrites) is 1
It gradually decreases from the point when it exceeds × 10 3 times. That is, when the number of rewrites is 1 × 10 3 times, the threshold voltage is about 5V, but when it is 4 × 10 4 times, the threshold voltage is about 3.5V.
Changes to. That is, the amount of change in the threshold voltage is 1.
It is 5V. On the other hand, the threshold voltage at the time of writing of the EEPROM of the present invention is about 5V at the start of operation, and remains 5V even if the number of rewriting times reaches 4 × 10 4 , and the threshold voltage does not change. That is, the amount of change in the threshold voltage is 0
V. On the other hand, looking at the threshold voltage at the time of erasing, the threshold voltage in the case where the conventional SiO 2 film is not doped with nitrogen (curve I) is −1 V at the first time, but is 4 × 10 4.
When the number of times of rewriting is reached, it changes to about 0.5V. That is, the amount of change in the threshold voltage is 1.5V.

【0041】また、N2 Oガス中でアニール処理した場
合(曲線II)のしきい値電圧は、最初の時点で−0.
5Vであるが4×104 回の書換回数になると約0Vに
変化する。すなわち、しきい値電圧の変化量は0.5V
である。
Further, the threshold voltage in the case of annealing in N 2 O gas (curve II) was −0.
Although it is 5 V, it changes to about 0 V when the number of rewriting times is 4 × 10 4 . That is, the amount of change in the threshold voltage is 0.5 V
Is.

【0042】これに対して、この発明の消去時のしきい
値電圧の変化量(曲線III)を見ると、しきい値電圧
は最初の時点で0.5Vであるが4×104 回の書換回
数になると約0.7Vに変化する。すなわち、しきい値
電圧の変化量は、0.2Vである。
On the other hand, looking at the change amount (curve III) of the threshold voltage at the time of erasing according to the present invention, the threshold voltage is 0.5 V at the initial point, but it is 4 × 10 4 times. When the number of times of rewriting is reached, it changes to about 0.7V. That is, the amount of change in the threshold voltage is 0.2V.

【0043】この結果からも理解できるように、この発
明のEEPROMの書換回数によるしきい値電圧の変化
量は、従来に比べて小さくなる。
As can be understood from this result, the amount of change in the threshold voltage depending on the number of times of rewriting of the EEPROM of the present invention is smaller than in the conventional case.

【0044】図5の結果からも理解できるように、この
発明によって形成されたトンネル酸化膜は、薄膜化して
も耐絶縁破壊性に優れ、かつ浮遊ゲート電極とn+ 型ソ
ース及びn+ 型ドレイン領域間のリーク電流の増加を抑
制する。
As can be understood from the results shown in FIG. 5, the tunnel oxide film formed according to the present invention has excellent dielectric breakdown resistance even when it is thinned, and has a floating gate electrode, an n + type source and an n + type drain. It suppresses an increase in leak current between regions.

【0045】また、絶縁膜(トンネル酸化膜)に窒素注
入領域を設けてSi−N結合をより強固にできるため、
トンネル酸化膜を薄膜化できる。このため、昇圧用回路
は必要がなくなり、半導体装置内に形成される回路の占
有面積も微細化できるという利点もある。
Further, since a nitrogen implantation region is provided in the insulating film (tunnel oxide film), the Si--N bond can be strengthened,
The tunnel oxide film can be thinned. Therefore, there is an advantage that the boosting circuit is not necessary and the area occupied by the circuit formed in the semiconductor device can be miniaturized.

【0046】上述した実施例では、窒素注入領域が絶縁
膜としてのトンネル酸化膜と基板との境界近傍であっ
て、電極部の下方の不純物拡散層の部分に形成されてい
るが、イオン注入の仕方によっては電極部や不純物拡散
層全体や、チャネル領域にまでも窒素注入領域が広がる
場合もある。しかし、上述した実施例で説明したよう
に、少なくとも絶縁膜の一部分に窒素注入領域が形成さ
れていれば、このように拡大されて窒素注入領域が形成
されていても半導体装置の特性には影響がない。
In the above-mentioned embodiment, the nitrogen-implanted region is formed in the vicinity of the boundary between the tunnel oxide film as the insulating film and the substrate and in the impurity diffusion layer below the electrode portion. Depending on the method, the nitrogen implantation region may spread to the electrode part, the entire impurity diffusion layer, or even the channel region. However, as described in the above-described embodiments, if the nitrogen-implanted region is formed in at least a part of the insulating film, the characteristics of the semiconductor device are not affected even if the nitrogen-implanted region is formed in such an enlarged manner. There is no.

【0047】また、この発明の実施例では、不揮発性半
導体記憶装置(EEPROM)について説明したがこの
EEPROMになんら限定されず、例えばEPROMや
その他の記憶装置にも適用できる。
Further, in the embodiment of the present invention, the nonvolatile semiconductor memory device (EEPROM) has been described, but the present invention is not limited to this EEPROM and can be applied to, for example, an EPROM and other memory devices.

【0048】[0048]

【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明の半導体装置は、絶縁膜と第1及び第2不純物拡
散層との境界近傍に窒素注入領域を具えている。このた
め、この窒素注入領域には、Si−N結合の強い絶縁膜
が形成される。このようにして形成された絶縁膜は、例
えば不揮発性半導体記憶装置として使用した場合、書込
及び消去時の電子の捕獲を抑制するので、絶縁膜の耐絶
縁破壊性が良くなり、かつ絶縁膜を流れるリーク電流は
減少する。また、絶縁膜に窒素注入領域を設けることに
よって耐ストレス性も改善され、例えば不揮発性半導体
記憶装置にこの絶縁膜を用いた場合、書込及び消去回数
は長くなる。また、絶縁膜の膜厚を薄膜化できるため、
昇圧用回路を設ける必要がなくなり、半導体装置内に搭
載される回路の小型化を図ることができる。
As is apparent from the above description, the semiconductor device of the present invention has the nitrogen implantation region near the boundary between the insulating film and the first and second impurity diffusion layers. Therefore, an insulating film having a strong Si—N bond is formed in this nitrogen-implanted region. When the insulating film thus formed is used as, for example, a nonvolatile semiconductor memory device, it suppresses trapping of electrons at the time of writing and erasing, so that the dielectric breakdown resistance of the insulating film is improved and the insulating film is improved. Leakage current flowing through is reduced. Further, by providing a nitrogen-implanted region in the insulating film, the stress resistance is also improved. For example, when this insulating film is used in a nonvolatile semiconductor memory device, the number of writing and erasing becomes long. Moreover, since the thickness of the insulating film can be reduced,
Since it is not necessary to provide a boosting circuit, the size of the circuit mounted in the semiconductor device can be reduced.

【0049】また、この発明の半導体装置の形成方法に
よれば、半導体基板に第1及び第2不純物拡散層を設
け、この半導体基板上に絶縁膜及び導電層を有する電極
部を設ける。その後、半導体基板面に対し、斜め上方か
ら絶縁膜に対して窒素原子をイオン注入する。このよう
な方法によって絶縁膜と第1及び第2不純物層の境界近
傍に高濃度の窒素注入領域を形成することができる。こ
のような窒素注入領域を絶縁膜或いは絶縁膜と第1及び
第2不純物拡散層中に形成してあるので、書込及び消去
時に発生する絶縁膜中の電子捕獲が抑制される。このた
め、書込及び消去回数を長くしてもしきい値電圧は安定
する。
According to the method for forming a semiconductor device of the present invention, the first and second impurity diffusion layers are provided on the semiconductor substrate, and the electrode portion having the insulating film and the conductive layer is provided on the semiconductor substrate. After that, nitrogen atoms are ion-implanted into the insulating film from obliquely above the semiconductor substrate surface. By such a method, a high-concentration nitrogen implantation region can be formed near the boundary between the insulating film and the first and second impurity layers. Since such a nitrogen-implanted region is formed in the insulating film or the insulating film and the first and second impurity diffusion layers, electrons trapped in the insulating film during writing and erasing are suppressed. Therefore, the threshold voltage is stable even if the number of times of writing and erasing is increased.

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

【図1】(A)〜(B)は、この発明の実施例の不揮発
性半導体装置の平面図及びA−A線に沿って切断したと
きの断面図である。
1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view taken along the line AA of a nonvolatile semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】(A)〜(D)は、この発明の実施例の製造工
程を説明するために供する工程図である。
2 (A) to (D) are process drawings provided for explaining a manufacturing process of an embodiment of the present invention.

【図3】(A)〜(C)は、図2に続く、この発明の実
施例の製造工程を説明するために供する工程図である。
3 (A) to 3 (C) are process drawings provided for explaining the manufacturing process of the embodiment of the present invention following FIG.

【図4】(A)〜(B)は、SIMS(二次イオン質量
分析法)による不純物の深さと各原子濃度の分布曲線図
である。
4 (A) to (B) are distribution curve diagrams of the depth of impurities and the concentration of each atom by SIMS (secondary ion mass spectrometry).

【図5】この発明の書込及び消去繰返し回数としきい値
電圧(Vt )との関係を説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the number of times of repeating writing and erasing and the threshold voltage (V t ) according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:シリコン(Si)基板 12:n+ 型ソース領域 14:n+ 型ドレイン領域 16:トンネル酸化膜予備層 16a,16b:トンネル酸化膜 18:浮遊ゲート用予備層 18a:浮遊ゲート電極 20、20a:層間絶縁膜 22:制御ゲート用予備層 22a:制御ゲート電極 23:電極部 24a、24b、26a、26b:窒素注入領域 28:トンネル酸化膜とソース領域の接合面 30:トンネル酸化膜とドレイン領域の接合面10: Silicon (Si) substrate 12: n + type source region 14: n + type drain region 16: tunnel oxide film preliminary layer 16a, 16b: tunnel oxide film 18: floating gate preliminary layer 18a: floating gate electrode 20, 20a : Interlayer insulating film 22: Control gate preliminary layer 22a: Control gate electrode 23: Electrode parts 24a, 24b, 26a, 26b: Nitrogen implantation region 28: Junction surface between tunnel oxide film and source region 30: Tunnel oxide film and drain region Joining surface of

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年12月27日[Submission date] December 27, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図4[Name of item to be corrected] Fig. 4

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図4】 [Figure 4]

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1及び第2不純物拡散層が設けられた
半導体基板と、該半導体基板上であって前記第1及び第
2不純物拡散層の対向端側の上面の一部分間にわたって
設けられ、かつ少なくとも絶縁膜及びその上側の導電層
を有する電極部とを少なくとも具える半導体装置におい
て、 前記絶縁膜と前記第1及び第2不純物拡散層との境界近
傍に窒素注入領域を具えていることを特徴とする半導体
装置。
1. A semiconductor substrate provided with first and second impurity diffusion layers, and a part of the upper surface of the semiconductor substrate on the opposite end side of the first and second impurity diffusion layers, And a semiconductor device including at least an insulating film and an electrode portion having a conductive layer on the upper side thereof, wherein a nitrogen implantation region is provided near a boundary between the insulating film and the first and second impurity diffusion layers. Characteristic semiconductor device.
【請求項2】 請求項1に記載の半導体装置において、 前記窒素注入領域は、絶縁膜中に設けられていることを
特徴とする半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the nitrogen-implanted region is provided in an insulating film.
【請求項3】 請求項1に記載の半導体装置において、 前記窒素注入領域は、絶縁膜と前記第1及び第2不純物
拡散層とに設けられていることを特徴とする半導体装
置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the nitrogen implantation region is provided in the insulating film and the first and second impurity diffusion layers.
【請求項4】 請求項1に記載の半導体装置において、 前記半導体装置を不揮発性半導体記憶装置とすることを
特徴とする半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a non-volatile semiconductor memory device.
【請求項5】 請求項1の半導体装置において、 前記窒素注入領域の窒素濃度を最小限1×1020原子/
cm3 としたことを特徴とする半導体装置の形成方法。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the nitrogen concentration in the nitrogen implantation region is at least 1 × 10 20 atoms / min.
A method for forming a semiconductor device, wherein the method is cm 3 .
【請求項6】 請求項1に記載の半導体装置を形成する
に当たり、(a)前記半導体基板に前記第1及び第2不
純物拡散層を設ける工程と、(b)前記半導体基板上に
前記絶縁膜及び前記導電層を少なくとも有する電極部を
設ける工程と、(c)前記半導体基板面に対し斜め上方
から前記絶縁膜に対し窒素(N2 )原子をイオン注入す
る工程とを含むことを特徴とする半導体装置の形成方
法。
6. In forming the semiconductor device according to claim 1, (a) a step of providing the first and second impurity diffusion layers on the semiconductor substrate, and (b) the insulating film on the semiconductor substrate. And a step of providing an electrode portion having at least the conductive layer, and (c) a step of ion-implanting nitrogen (N 2 ) atoms into the insulating film from obliquely above the semiconductor substrate surface. Method of forming a semiconductor device.
【請求項7】 請求項6に記載の半導体装置の形成方法
において、 前記(a)工程を前記(c)工程の後に行うことを特徴
とする半導体装置の形成方法。
7. The method of forming a semiconductor device according to claim 6, wherein the step (a) is performed after the step (c).
JP32802193A 1993-12-24 1993-12-24 Semiconductor device and formation method Pending JPH07183405A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002208645A (en) * 2001-01-09 2002-07-26 Mitsubishi Electric Corp Non-volatile semiconductor storage and manufacturing method therefor
JP2005116582A (en) * 2003-10-03 2005-04-28 Renesas Technology Corp Semiconductor device and its manufacturing method
JP2007142450A (en) * 2000-03-22 2007-06-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacturing method of nonvolatile semiconductor storage

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