JPH08107158A - 浮遊ゲート型不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法 - Google Patents

浮遊ゲート型不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法

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JPH08107158A
JPH08107158A JP6264589A JP26458994A JPH08107158A JP H08107158 A JPH08107158 A JP H08107158A JP 6264589 A JP6264589 A JP 6264589A JP 26458994 A JP26458994 A JP 26458994A JP H08107158 A JPH08107158 A JP H08107158A
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JP
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floating gate
film
polycrystalline
insulating film
memory device
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JP6264589A
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Machio Yamagishi
万千雄 山岸
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 書き込みを高速で行うことができるにも拘ら
ず、読み出しも高速且つ安定的に行うことができる様に
する。 【構成】 拡散層15の表面にシリサイド膜26が設け
られており、層間絶縁膜27上に設けられていて面積の
広い多結晶Si膜21bが多結晶Si膜21aと導通し
ており、ONO膜22を介して多結晶Si膜23が多結
晶Si膜21bと対向している。このため、多結晶Si
膜21a、21bと多結晶Si膜23との間の容量C2
に対するSi基板11と多結晶Si膜21a、21bと
の間の容量C1 の比C1 /C2 が小さく、且つ拡散層1
5のシート抵抗も低い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本願の発明は、浮遊ゲートと制御
ゲートとを容量結合させる浮遊ゲート型不揮発性半導体
記憶装置及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は、ビット線埋め込み型の浮遊ゲー
ト型不揮発性半導体記憶装置のメモリセルアレイの等価
回路を示している。このメモリセルアレイでは、浮遊ゲ
ートを有するトランジスタT11・・・でメモリセルが形
成されており、ワード線W1 ・・・がトランジスタT11
・・・の制御ゲートになっている。
【0003】半導体基板に形成されている拡散層である
トランジスタT11・・・のドレインD1 ・・・は、副ビ
ット線になっており、選択用のトランジスタS11・・・
を介して金属製の主ビット線B1 ・・・に接続されてい
る。また、半導体基板に形成されている拡散層であるト
ランジスタT11・・・のソースS1 ・・・は、副ソース
線になっており、選択用のトランジスタS21・・・を介
して共通ソース線Sに接続されている。なお、トランジ
スタS11・・・は選択ゲートSG1 によって選択され、
トランジスタS21・・・は選択ゲートSG2 によって選
択される。
【0004】図4、5は、図3に示したビット線埋め込
み型の浮遊ゲート型不揮発性半導体記憶装置におけるメ
モリセル及びその製造方法の一従来例を示している。こ
の一従来例では、図4(a)に示す様に、Si基板11
の全面に緩衝用のSiO2 膜12とSi3 4 膜13と
を順次に形成し、Si3 4 膜13を素子活性領域のパ
ターンに加工する。そして、このSi3 4 膜13を酸
化防止膜とする選択酸化法で、素子分離領域のパターン
のSiO2 膜14をSi基板11の表面に形成する。
【0005】次に、図4(b)に示す様に、形成すべき
トランジスタのチャネル領域のパターン以外の部分のS
3 4 膜13を除去し、図4(c)に示す様に、この
Si 3 4 膜13及びSiO2 膜14をマスクにした不
純物のイオン注入及びその後のアニールで、ソース/ド
レインとしてのn+ 型の拡散層15を形成する。そし
て、図4(d)に示す様に、Si3 4 膜13を酸化防
止膜とする選択酸化法を再び行って、拡散層15上のS
iO2 膜12を膜厚の厚いSiO2 膜16にする。
【0006】次に、図5(a)に示す様に、残っていた
Si3 4 膜13とその下のSiO2 膜12とをエッチ
ングで除去し、SiO2 膜12を除去した部分に、ファ
ウラー−ノルドハイムトンネル用のSiO2 膜17を形
成する。そして、図5(b)に示す様に、全面に堆積さ
せた多結晶Si膜21を浮遊ゲートのパターンに加工
し、図5(c)に示す様に、順次に全面に形成した容量
結合用のONO膜22及び多結晶Si膜23のうちで、
多結晶Si膜23を制御ゲートのパターンに加工する。
以上で、メモリセルを形成するトランジスタ24が完成
する。
【0007】以上の様にして製造した一従来例では、S
iO2 膜17の膜厚に比べてSiO2 膜16の膜厚が厚
いので、実質的にはSiO2 膜17のみがSi基板11
と多結晶Si膜21との間の容量絶縁膜になる。一方、
多結晶Si膜21と多結晶Si膜23との間の容量絶縁
膜としてのONO膜22の面積は、SiO2 膜17の面
積よりも広い。
【0008】このため、多結晶Si膜21と多結晶Si
膜23との間の容量C2 に対するSi基板11と多結晶
Si膜21との間の容量C1 の比C1 /C2 が小さく、
この比が大きい構造に比べて、制御ゲートである多結晶
Si膜23に印加する電圧が同じでも、Si基板11と
多結晶Si膜21との間の電位差が大きくて、書き込み
を高速で行うことができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この一従来
例はビット線埋め込み型であり、図3を参照して説明し
た様に、ドレインとしての拡散層15が副ビット線にな
っている。従って、拡散層15のシート抵抗が高けれ
ば、読み出しを高速で行うことができないばかりでな
く、読み出し電流が少なくて読み出しを安定的に行うこ
ともできない。
【0010】拡散層15の表面にシリサイド膜を設けれ
ばシート抵抗を低減させることができるが、この一従来
例では、拡散層15の表面を熱酸化してこの表面にSi
2膜16を形成しているので、拡散層15の表面にシ
リサイド膜を設けることができない。従って、結局、こ
の一従来例では、読み出しを高速且つ安定的に行うこと
が困難であった。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1の浮遊ゲート型
不揮発性半導体記憶装置は、ゲート絶縁膜17上に第1
の浮遊ゲート21aが設けられており、ソース/ドレイ
ン15の表面にシリサイド膜26が設けられており、前
記ソース/ドレイン15上を覆うと共に前記第1の浮遊
ゲート21aの一部分を露出させている層間絶縁膜27
が設けられており、前記第1の浮遊ゲート21aよりも
面積が広く且つ前記一部分を介して前記第1の浮遊ゲー
ト21aと導通している第2の浮遊ゲート21bが前記
層間絶縁膜27上に設けられており、容量結合用絶縁膜
22を介して制御ゲート23が前記第2の浮遊ゲート2
1bと対向していることを特徴としている。
【0012】請求項2の浮遊ゲート型不揮発性半導体記
憶装置は、前記ドレイン15がビット線になっているこ
とを特徴としている。
【0013】請求項3の浮遊ゲート型不揮発性半導体記
憶装置の製造方法は、ゲート絶縁膜17上に第1の浮遊
ゲート21aを形成する工程と、ソース/ドレイン15
の表面にシリサイド膜26を形成する工程と、前記ソー
ス/ドレイン15上及び前記第1の浮遊ゲート21aを
覆う層間絶縁膜27を堆積させる工程と、前記第1の浮
遊ゲート21aの一部分が露出するまで前記層間絶縁膜
27の厚さ方向の一部を除去する工程と、前記第1の浮
遊ゲート21aよりも面積が広く且つ前記一部分を介し
て前記第1の浮遊ゲート21aと導通する第2の浮遊ゲ
ート21bを前記層間絶縁膜27上に形成する工程と、
容量結合用絶縁膜22を介して前記第2の浮遊ゲート2
1bと対向する制御ゲート23を形成する工程とを具備
することを特徴としている。
【0014】請求項4の浮遊ゲート型不揮発性半導体記
憶装置の製造方法は、エッチバックまたは研磨によって
前記層間絶縁膜27の前記除去を行うことを特徴として
いる。
【0015】
【作用】本願の発明による浮遊ゲート型不揮発性半導体
記憶装置では、第1の浮遊ゲート21aよりも面積の広
い第2の浮遊ゲート21bが層間絶縁膜27上に設けら
れており、第2の浮遊ゲート21bに容量結合用絶縁膜
22を介して制御ゲート23が対向しているので、浮遊
ゲート21a、21bと制御ゲート23との間の容量C
2 に対する半導体基板11と浮遊ゲート21a、21b
との間の容量C1の比C1 /C2 が小さい。また、ソー
ス/ドレイン15の表面にシリサイド膜26が設けられ
ているので、ソース/ドレイン15のシート抵抗が低
い。
【0016】本願の発明による浮遊ゲート型不揮発性半
導体記憶装置の製造方法では、堆積させた層間絶縁膜2
7の厚さ方向の一部を除去することによって、ソース/
ドレイン15上を覆うと共に第1の浮遊ゲート21aの
一部分を露出させる層間絶縁膜27を形成しており、ソ
ース/ドレイン領域を高温で熱酸化することによってソ
ース/ドレイン15上に絶縁膜を形成しているのではな
い。
【0017】
【実施例】以下、ビット線埋め込み型の浮遊ゲート型不
揮発性半導体記憶装置に適用した本願の発明の一実施例
を、図1〜3を参照しながら説明する。なお、図1、2
に示す一実施例のうちで図4、5に示した一従来例と対
応する構成部分には、図4、5と同一の符号を付してあ
る。
【0018】図1(a)に示す様に、本実施例でも、S
3 4 膜13を酸化防止膜とする選択酸化法で、素子
分離領域のパターンのSiO2 膜14をSi基板11の
表面に形成するまでは、上述の一従来例と実質的に同様
の工程を実行する。しかし、本実施例では、図1(b)
に示す様に、その後、Si3 4 膜13及びSiO2
12の総てをエッチングで除去し、素子活性領域の表面
の全体に、ファウラー−ノルドハイムトンネル用のSi
2 膜17を形成する。
【0019】次に、図1(c)に示す様に、全面に堆積
させた多結晶Si膜21aのうちで、形成すべきトラン
ジスタのチャネル領域のパターン及びSiO2 膜14上
におけるその近傍のパターン以外の部分を除去する。
【0020】次に、図1(d)に示す様に、多結晶Si
膜21a及びSiO2 膜14をマスクにして不純物を低
濃度にイオン注入し、SiO2 膜25等から成る側壁を
多結晶Si膜21aの側面に形成する。そして、多結晶
Si膜21a及びSiO2 膜14、25をマスクにして
不純物を高濃度にイオン注入し、更に、アニールを行っ
て、ソース/ドレインとしてのn+ 型の拡散層15等を
形成する。
【0021】次に、拡散層15上で露出しているSiO
2 膜17をエッチングで除去し、シリサイド用の金属膜
(図示せず)を全面に形成する。その後、アニールを行
い、Si基板11及び多結晶Si膜21aと金属膜とを
反応させて、図2(a)に示す様に、拡散層15の表面
及び多結晶Si膜21aの上面にシリサイド膜26を自
己整合的に形成する。なお、アニールを行ってもSiO
2 膜14、25上では金属膜がそのまま残っているの
で、その後、この金属膜を選択的に除去する。
【0022】次に、図2(b)に示す様に、層間絶縁膜
27を全面に形成し、エッチバックまたは化学的機械的
研磨によって、多結晶Si膜21a上のシリサイド膜2
6が露出するまで、層間絶縁膜27の厚さ方向の一部を
除去する。そして、図2(c)に示す様に、全面に堆積
させた多結晶Si膜21bを、シリサイド膜26と導通
し且つメモリセルに対応する浮遊ゲートのパターンに加
工する。従って、多結晶Si膜21bの面積は、多結晶
Si膜21aの面積よりも広い。
【0023】次に、図2(d)に示す様に、順次に全面
に形成した容量結合用のONO膜22及び多結晶Si膜
23のうちで、多結晶Si膜23を制御ゲートのパター
ンに加工する。以上で、メモリセルを形成するLDD構
造のトランジスタ24が完成する。
【0024】なお、以上の実施例はビット線埋め込み型
の浮遊ゲート型不揮発性半導体記憶装置に本願の発明を
適用したものであるが、ビット線埋め込み型以外であっ
ても、ソース/ドレインである拡散層15のシート抵抗
をシリサイド膜26によって低くすることができ、その
分だけ、動作を高速且つ安定的に行わせることができ
る。
【0025】
【発明の効果】本願の発明による浮遊ゲート型不揮発性
半導体記憶装置では、浮遊ゲートと制御ゲートとの間の
容量C2 に対する半導体基板と浮遊ゲートとの間の容量
1 の比C1 /C2 が小さいので、半導体基板と浮遊ゲ
ートとの間の電位差が大きくて、書き込みを高速で行う
ことができる。そして、それにも拘らず、ソース/ドレ
インのシート抵抗が低いので、特にドレインがビット線
になっている構造において、読み出しを高速で行うこと
ができると共に、読み出し電流が多くて読み出しを安定
的に行うこともできる。
【0026】本願の発明による浮遊ゲート型不揮発性半
導体記憶装置の製造方法では、ソース/ドレイン領域を
高温で熱酸化することによってソース/ドレイン上に絶
縁膜を形成しているのではないので、ソース/ドレイン
の表面にシリサイド膜を形成することが可能であり、読
み出しを高速且つ安定的に行うことができる浮遊ゲート
型不揮発性半導体記憶装置を製造することができる。ま
た、ソース/ドレイン等の接合を浅くすることもできる
ので、メモリセルを微細化して、大容量の浮遊ゲート型
不揮発性半導体記憶装置を製造することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願の発明における製造方法の一実施例の前半
を工程順に示す側断面図である。
【図2】製造方法の一実施例の後半を工程順に示す側断
面図である。
【図3】本願の発明を適用し得るビット線埋め込み型の
浮遊ゲート型不揮発性半導体記憶装置のメモリセルアレ
イの等価回路図である。
【図4】本願の発明における製造方法の一従来例の前半
を工程順に示す側断面図である。
【図5】製造方法の一従来例の後半を工程順に示す側断
面図である。
【符号の説明】
15 拡散層 17 SiO2 膜 21a 多結晶Si膜 22a 多結晶Si膜 22 ONO膜 23 多結晶Si膜 26 シリサイド膜 27 層間絶縁膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/115

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ゲート絶縁膜上に第1の浮遊ゲートが設
    けられており、 ソース/ドレインの表面にシリサイド膜が設けられてお
    り、 前記ソース/ドレイン上を覆うと共に前記第1の浮遊ゲ
    ートの一部分を露出させている層間絶縁膜が設けられて
    おり、 前記第1の浮遊ゲートよりも面積が広く且つ前記一部分
    を介して前記第1の浮遊ゲートと導通している第2の浮
    遊ゲートが前記層間絶縁膜上に設けられており、 容量結合用絶縁膜を介して制御ゲートが前記第2の浮遊
    ゲートと対向していることを特徴とする浮遊ゲート型不
    揮発性半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 前記ドレインがビット線になっているこ
    とを特徴とする請求項1記載の浮遊ゲート型不揮発性半
    導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 ゲート絶縁膜上に第1の浮遊ゲートを形
    成する工程と、 ソース/ドレインの表面にシリサイド膜を形成する工程
    と、 前記ソース/ドレイン上及び前記第1の浮遊ゲートを覆
    う層間絶縁膜を堆積させる工程と、 前記第1の浮遊ゲートの一部分が露出するまで前記層間
    絶縁膜の厚さ方向の一部を除去する工程と、 前記第1の浮遊ゲートよりも面積が広く且つ前記一部分
    を介して前記第1の浮遊ゲートと導通する第2の浮遊ゲ
    ートを前記層間絶縁膜上に形成する工程と、 容量結合用絶縁膜を介して前記第2の浮遊ゲートと対向
    する制御ゲートを形成する工程とを具備することを特徴
    とする浮遊ゲート型不揮発性半導体記憶装置の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 エッチバックまたは研磨によって前記層
    間絶縁膜の前記除去を行うことを特徴とする請求項3記
    載の浮遊ゲート型不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
JP6264589A 1994-10-04 1994-10-04 浮遊ゲート型不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法 Pending JPH08107158A (ja)

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