JPH0834258B2 - Non-volatile semiconductor memory - Google Patents

Non-volatile semiconductor memory

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JPH0834258B2
JPH0834258B2 JP62248327A JP24832787A JPH0834258B2 JP H0834258 B2 JPH0834258 B2 JP H0834258B2 JP 62248327 A JP62248327 A JP 62248327A JP 24832787 A JP24832787 A JP 24832787A JP H0834258 B2 JPH0834258 B2 JP H0834258B2
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JP
Japan
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gate
erase
line
floating gate
source
Prior art date
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直孝 住廣
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NEC Corp
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B69/00Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は不揮発性半導体メモリに関し、特に電気的に
書きかえ可能なPROM、つまりEEPROMに関し、その中でも
3層の多結晶シリコン層からなる浮遊ゲート,消去ゲー
ト,制御ゲートを有するMOSトランジスタをメモリ素子
として有するものに関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a non-volatile semiconductor memory, and more particularly to an electrically rewritable PROM, that is, an EEPROM, in which a floating gate composed of three polycrystalline silicon layers. , A memory element having a MOS transistor having an erase gate and a control gate.

〔従来の技術〕 従来この種の不揮発性メモリとしては、例えば日経エ
レクトロニクス誌、1985年、7月29日号に記載されてい
るように、いわゆるフラッシュEERPOMがある。
[Prior Art] Conventionally, as this type of non-volatile memory, there is a so-called flash EERPOM as described in, for example, the July 29, 1985 issue of Nikkei Electronics.

第9図は従来例の主要部を示す半導体チップの平面
図、第10図(a)は従来例のメモリ素子を示す半導体チ
ップの平面図、第10図(b),(c)は第10図(a)の
A−A′線断面図及びB−B′線断面図をそれぞれ示
す。
9 is a plan view of a semiconductor chip showing a main part of a conventional example, FIG. 10 (a) is a plan view of a semiconductor chip showing a memory element of a conventional example, and FIGS. 10 (b) and 10 (c) are FIG. A sectional view taken along the line AA ′ and a sectional view taken along the line BB ′ of FIG.

1はp型シリコンからなる半導体基板,5は第1の多結
晶シリコン層からなる消去ゲート,8は第2の多結晶シリ
コン層からなる浮遊ゲートで、浮遊ゲート消去ゲート間
酸化膜6を介して消去ゲート5と対向している。12は第
3の多結晶シリコン層からなる制御ゲートで浮遊ゲート
制御ゲート間酸化膜9を介して浮遊ゲート8と対向して
いる。3,13はそれぞれn型のソース,ドレイン拡散層領
域である。この電界効果トランジスタをメモリ素子とし
て2×2のマトリクスを組んだのが第9図に示すもので
トランジスタTr11,Tr21のドレイン領域はコンタクト孔
を介してビット線22に接続され、Tr21,Tr22の制御ゲー
トはメモリトランジスタのチャネル方向と垂直方向に互
いに接続されてワード線27を構成しソース領域も制御ゲ
ートと平行に互いに接続されてソース線25を構成する。
トランジスタTr11,Tr12,Tr21,Tr22の消去ゲートはワー
ド線と垂直方向に接続され消去線29を構成する。
Reference numeral 1 is a semiconductor substrate made of p-type silicon, 5 is an erase gate made of a first polycrystalline silicon layer, and 8 is a floating gate made of a second polycrystalline silicon layer. It faces the erase gate 5. Reference numeral 12 denotes a control gate formed of a third polycrystalline silicon layer, which faces the floating gate 8 with a floating gate inter-control gate oxide film 9 interposed therebetween. Reference numerals 3 and 13 are n-type source and drain diffusion layer regions, respectively. As shown in FIG. 9, the field effect transistor is used as a memory element to form a 2 × 2 matrix. The drain regions of the transistors Tr11 and Tr21 are connected to the bit line 22 through the contact holes to control Tr21 and Tr22. The gates are connected to each other in the direction perpendicular to the channel direction of the memory transistor to form a word line 27, and the source regions are connected to each other in parallel to the control gate to form a source line 25.
The erase gates of the transistors Tr11, Tr12, Tr21, Tr22 are connected in the vertical direction to the word line to form an erase line 29.

書き込み動作は例えばTr21に書き込む場合、ワード線
27に約18Vを、ビット線22に約16Vをそれぞれ印加し、消
去線29及びソース線25を接地しTr21をオンさせてホット
エレクトロンを浮遊ゲートに注入・蓄積する。消去動作
はワード線27,ソース線25,ビット線22を接地し、消去線
29に約27Vを印加し、ファウラー・ノルドハイム(Fowle
r−Nordheim)トンネリングにより浮遊ゲート8から消
去線29へエレクトロンを放出する。
For example, when writing to Tr21, write the word line
About 18 V is applied to 27 and about 16 V is applied to the bit line 22, the erase line 29 and the source line 25 are grounded, and Tr21 is turned on to inject / accumulate hot electrons into the floating gate. In the erase operation, the word line 27, the source line 25, and the bit line 22 are grounded, and the erase line
Applying about 27V to 29, Fowler-Nordheim (Fowle
Electrons are emitted from the floating gate 8 to the erase line 29 by r-Nordheim) tunneling.

ところで、このような不揮発性半導体メモリは、消去
線がビット線と平行に配置されているため以下に示す重
大な欠点がある。消去ゲート5はその構成上厚いフィー
ルド酸化膜2上におかれるが、製造工程において第1の
多結晶シリコン層をフィールド酸化膜2上に形成しパタ
ーニング後浮遊ゲート消去ゲート間酸化膜6及び浮遊ゲ
ート酸化膜7を形成する前に、酸化膜エッチング工程が
必要であるが、この際第11図(a)に示す様に消去ゲー
ト5下にオーバハングができる。この場合オーバーハン
グ部での酸化膜の成長は悪く絶縁特性上好ましくないこ
とはよく知られている。さらに続く第2の多結晶シリコ
ン層は気相成長で形成するため、第11図(b)に示すよ
うに、オーバーハング内にも成長し、浮遊ゲート5の加
工に異方性エッチングを用いると、第11図(c)に示す
ように、オーバーハング内にのこってしまう。この問題
は、制御ゲート浮遊ゲート間酸化膜9及び制御ゲート酸
化膜10の形成,第3の多結晶シリコン層からなる制御ゲ
ート12の形成時にはさらに大きな問題となることはいう
までもない。この様に消去ゲートがフィールド酸化膜上
に配置されているため消去ゲート−浮遊ゲート間及び消
去ゲート−制御ゲート間絶縁特性を不安定にするのみな
らず、多結晶シリコンエッチングのこりによる浮遊ゲー
ト度との短絡、ワート線間との短絡が発生しやすくさら
にはのこった多結晶シリコンが剥離再付着するゴムの問
題等も派生し歩留及び品質上大きな問題である。これは
製造方法との関連で生じる問題であるが、構造そのもの
に基づく問題もある。すなわち、メモリ容量が大きくな
ると消去は全ビット一括消去するよりもバイト単位ある
いはページ単位(数バイト単位)での要求が高くなって
くる。しかし従来のメモリセルアレイ構成ではページ単
位に相当する特定のワード線にそったメモリセルのみ消
去するには非選択ワード線は消去線に合わせて高電位に
しなければ消去を禁止できない。この場合浮遊ゲート酸
化膜7に高電界がかかり、ソース領域3,ドレイン領域13
または浮遊ゲート8下の反転層からエレクトロンが浮遊
ゲート8に注入される誤書込現象が問題となってくる。
したがって従来技術では信頼性あるページ部分消去はむ
ずかしく全ビット一括消去機能しか持ち得ないという機
能上の大きな欠点がある。
By the way, such a nonvolatile semiconductor memory has the following serious drawbacks because the erase line is arranged in parallel with the bit line. The erase gate 5 is placed on the thick field oxide film 2 due to its structure, but after the first polycrystalline silicon layer is formed on the field oxide film 2 in the manufacturing process and patterned, the floating gate inter-erasure gate oxide film 6 and the floating gate are formed. Before the oxide film 7 is formed, an oxide film etching process is required. At this time, an overhang can be formed under the erase gate 5 as shown in FIG. 11 (a). In this case, it is well known that the growth of the oxide film at the overhang portion is bad and is not preferable in terms of insulation characteristics. Since the subsequent second polycrystalline silicon layer is formed by vapor phase growth, it also grows in the overhang as shown in FIG. 11 (b), and if anisotropic etching is used for processing the floating gate 5. , As shown in FIG. 11 (c), it will remain in the overhang. Needless to say, this problem becomes more serious when the control gate floating gate oxide film 9 and the control gate oxide film 10 are formed and the control gate 12 made of the third polycrystalline silicon layer is formed. Since the erase gate is arranged on the field oxide film in this manner, not only the insulation characteristics between the erase gate and the floating gate and between the erase gate and the control gate become unstable, but also the floating gate degree due to the residue of polycrystalline silicon etching The short-circuiting between the wort lines and the short-circuiting between the wort lines are likely to occur, and the problem of the rubber that the deposited polycrystalline silicon peels off and adheres again is a serious problem in terms of yield and quality. This is a problem that occurs in connection with the manufacturing method, but there is also a problem that is based on the structure itself. That is, as the memory capacity increases, the erasing requirement is higher in byte units or page units (several bytes units) than in erasing all bits at once. However, in the conventional memory cell array configuration, in order to erase only the memory cells along a specific word line corresponding to a page unit, erasing cannot be prohibited unless the non-selected word line is set to a high potential according to the erase line. In this case, a high electric field is applied to the floating gate oxide film 7, and the source region 3 and the drain region 13 are
Alternatively, a problem of erroneous writing in which electrons are injected into the floating gate 8 from the inversion layer below the floating gate 8 becomes a problem.
Therefore, according to the prior art, reliable page partial erasure is difficult, and there is a major functional defect that it can only have an all-bit batch erase function.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上述した従来の不揮発性半導体メモリは、フィールド
酸化膜上に設けられた消去線がビット線と平行(従って
ワード線と直交)に配置されているので、特定のワード
線に沿って配列されたメモリセルを選択して消去すると
誤動作をする危険性が高いため、ページ消去が困難であ
り全ビット一括消去機能しか有していないという欠点が
ある。
In the conventional non-volatile semiconductor memory described above, the erase line provided on the field oxide film is arranged in parallel with the bit line (thus, orthogonal to the word line), so that the memory arranged along a specific word line. Since there is a high risk of malfunction when selecting and erasing cells, there is a drawback that page erasing is difficult and it has only an all-bit batch erasing function.

又、消去ゲートがフィールド酸化膜上に設けられてい
るため、製造方法との係わりにおいて、短絡事故が起り
易く、歩留りと信頼性に欠けるという欠点もある。
Further, since the erase gate is provided on the field oxide film, there is a drawback that a short circuit accident easily occurs in relation to the manufacturing method and the yield and reliability are poor.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の不揮発性半導体メモリは、第1導電型半導体
基板に選択的に形成された第2導電型不純物添加層から
なるソース領域及びドレイン領域と、前記ソース領域,
ドレイン領域間の前記半導体基板上に第1のゲート絶縁
膜を介して設けられた浮遊ゲートと、前記浮遊ゲートと
少なくとも一部分第2のゲート絶縁膜を介して対向する
多結晶シリコン膜でなる消去ゲートと、前記浮遊ゲート
上に第3のゲート絶縁膜を介して設けられた制御ゲート
とを含む電界効果トランジスタをメモリ素子としてマト
リクス状に配列した不揮発性半導体メモリにおいて、複
数の前記メモリ素子のドレイン領域を相互に接続し所定
方向に走行するビット線と、互いに異なるビット線に接
続された前記メモリ素子の制御ゲートを相互に接続し前
記所定方向と垂直方向に走行するワード線と、それぞれ
の前記ワード線に接続された前記メモリ素子のソース領
域を相互に接続する第2導電型不純物添加層からなり前
記ワード線と平行なソース線と、それぞれの前記ソース
線上にこれからはみ出すことなく絶縁膜を介して設けら
れ、同じ前記ワード線に接続されたメモリ素子の前記消
去ゲートを相互に接続する多結晶シリコン膜でなる消去
線とを含むというものである。
A nonvolatile semiconductor memory according to the present invention includes a source region and a drain region, which are formed of a second conductivity type impurity-added layer selectively formed on a first conductivity type semiconductor substrate, the source region,
An erase gate made of a polycrystalline silicon film, which is provided between the drain regions on the semiconductor substrate via a first gate insulating film, and a polycrystalline silicon film facing the floating gate at least partly via a second gate insulating film. And a field effect transistor including a control gate provided on the floating gate via a third gate insulating film as a memory element in a non-volatile semiconductor memory, wherein the drain regions of the plurality of memory elements are provided. Bit lines which are connected to each other and run in a predetermined direction, word lines which connect control gates of the memory elements connected to different bit lines to each other and run in a direction perpendicular to the predetermined direction, and the respective word lines. A second conductive type impurity doped layer interconnecting the source regions of the memory elements connected to the line, and parallel to the word line A source line and an erase line formed of a polycrystalline silicon film which is provided on each of the source lines via an insulating film without protruding from the source line and interconnects the erase gates of the memory elements connected to the same word line; Is included.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の第1の実施例の主要部を示す半導体
チップの平面図、第2図(a)は単位セルを示す平面
図、第2図(b),(c)はそれぞれ第2図(a)のA
−A′線断面図及びB−B′線断面図である。
1 is a plan view of a semiconductor chip showing a main part of a first embodiment of the present invention, FIG. 2 (a) is a plan view showing a unit cell, and FIGS. 2 (b) and 2 (c) are respectively 2 A in Figure (a)
FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ and a line BB ′.

1はp型シリコンからなる半導体基板、2は絶縁分離
用のフィールド酸化膜、3はn型のソース領域、5は消
去ゲートである。消去ゲート5は、ソース領域3上に厚
さ約50nmの消去ゲートソース間酸化膜4(絶縁膜)を介
して設けられていて、フィールド酸化膜2上へは延在し
ていない。7は浮遊ゲート酸化膜(第1のゲート絶縁
膜)、8は浮遊ゲート、6は厚さ約50nmの浮遊ゲート消
去ゲート間酸化膜(第2のゲート絶縁膜)で、浮遊ゲー
ト8は厚さ約50nmの浮遊ゲート消去ゲート間酸化膜6を
介して消去ゲート5と対向しており消去動作時浮遊ゲー
ト中のエレクトロンがこの対向部位でファウラー・ノル
ドハイム・トンネリングにより消去ゲートへひき出され
る。10は厚さ約50nmの制御ゲート酸化膜、9は厚さ約50
nmの制御ゲート浮遊ゲート間酸化膜(第3のゲート絶縁
膜)、11は厚さ約50nmの制御ゲート消去ゲート間酸化
膜、12は制御ゲートである。14は層間絶縁膜、15はアル
ミニウム配線からなるビット線、ドレイン領域13とコン
タクト16を介して接続されている。
Reference numeral 1 is a semiconductor substrate made of p-type silicon, 2 is a field oxide film for insulation separation, 3 is an n-type source region, and 5 is an erase gate. The erase gate 5 is provided on the source region 3 via the erase gate-source oxide film 4 (insulating film) having a thickness of about 50 nm, and does not extend onto the field oxide film 2. 7 is a floating gate oxide film (first gate insulating film), 8 is a floating gate, 6 is an oxide film between floating gate erase gates (second gate insulating film) with a thickness of about 50 nm, and the floating gate 8 is Electrons in the floating gate are opposed to the erase gate 5 through the oxide film 6 between the floating gate and the erase gate of about 50 nm, and the electrons in the floating gate are drawn out to the erase gate by the Fowler-Nordheim tunneling at the facing portion. 10 is a control gate oxide film with a thickness of about 50 nm, 9 is a thickness of about 50 nm
Control gate floating inter-gate oxide film (third gate insulating film) having a thickness of 11 nm, control gate erase gate inter-oxide film having a thickness of about 50 nm, and control gate. Reference numeral 14 is an interlayer insulating film, 15 is a bit line made of aluminum wiring, and is connected to the drain region 13 via a contact 16.

第1図は3×2のメモリセルアレイを示す。22,23は
それぞれのメモリセルのドレイン領域に接続されたビッ
ト線で、26,27,28はビット線方向と垂直な方向にとなり
あうメモリセルごとに制御ゲートを接続したワード線
で、24,25は同様にビット線方向と垂直な方向にとなり
あうメモリセルごとにソース領域を接続したソース線
で、29,30は同様にビット線方向と垂直な方向にとなり
あうメモリセルごとに消去ゲートを接続した消去線であ
る。消去線29,30は、ワード線26,27,28と平行に配置構
成され、ビット線22,23と垂直に配置構成されている。
また消去線29,30はメモリセルアレイ内ではそれぞれソ
ース領域より幅が狭く、ソース線上に配置され、フィー
ルド酸化膜上には延在していない。
FIG. 1 shows a 3 × 2 memory cell array. 22 and 23 are bit lines connected to the drain region of each memory cell, and 26, 27, and 28 are word lines connected to the control gate for each memory cell in the direction perpendicular to the bit line direction. Similarly, 25 is a source line in which a source region is connected to each memory cell that is in the direction perpendicular to the bit line direction, and 29 and 30 are erase gates for each memory cell that are also in the direction perpendicular to the bit line direction. It is a connected erase line. The erase lines 29, 30 are arranged in parallel with the word lines 26, 27, 28, and arranged vertically with the bit lines 22, 23.
Further, the erase lines 29, 30 are each narrower in width than the source region in the memory cell array, arranged on the source line, and do not extend over the field oxide film.

例えば、Tr21を選択的に書き込むには、ワード線27に
約18V、ビット線22に約16Vを印加し、ビット線23,ワー
ド線26,ワード線28及びソース線24,25を接地する。Tr21
のみオンし、ホットエレクトロンが浮遊ゲートに注入蓄
積される。消去はビット線22,23,ワード線26,27,28、ソ
ース線24,25をそれぞれ接地し、消去線29,30に約27Vを
印加することによりファウラー・ノルドハイム・トンネ
リングによる浮遊ゲート中のエレクトロンが消去ゲート
にひきぬかれすべてのトランジスタTr11,Tr12,Tr21,Tr2
2,Tr31,Tr32が一括消去される。さらに、消去線がワー
ド線と平行に配置されているため特定の消去線にそった
メモリトランジスタのみ消去できる。すなわちページ
(数バイト単位)単位の消去が可能となっている。第1
図において、例えば、消去線30にのみ約27Vの高電位を
印加し他の消去線すなわち消去線29を接地しておけば消
去線30にそったTr21,Tr22,Tr31,Tr32のみが消去され
る。消去禁止状態のTr11,Tr12では制御ゲート,消去ゲ
ート,ソース領域,ドレイン領域すべて接地電位である
から誤書込の危険性は全くない。
For example, to selectively write Tr21, about 18 V is applied to the word line 27 and about 16 V is applied to the bit line 22, and the bit line 23, the word line 26, the word line 28, and the source lines 24, 25 are grounded. Tr21
Only on, hot electrons are injected and accumulated in the floating gate. Erasing is performed by grounding the bit lines 22, 23, word lines 26, 27, 28 and source lines 24, 25, respectively, and applying about 27 V to the erase lines 29, 30 to cause electrons in the floating gate by Fowler-Nordheim tunneling to be applied. Is pulled out to the erase gate All transistors Tr11, Tr12, Tr21, Tr2
2, Tr31, Tr32 are erased at once. Further, since the erase line is arranged in parallel with the word line, only the memory transistor along the specific erase line can be erased. That is, it is possible to erase in page (several bytes) units. First
In the figure, for example, if a high potential of about 27V is applied only to the erase line 30 and the other erase line, that is, the erase line 29 is grounded, only Tr21, Tr22, Tr31, Tr32 along the erase line 30 are erased. . Since the control gate, erase gate, source region, and drain region are all at the ground potential in Tr11 and Tr12 in the erase-prohibited state, there is no risk of erroneous writing.

次にこの実施例の製造方法について説明する。 Next, the manufacturing method of this embodiment will be described.

第3図(a),(b)〜第6図(a),(b)は第1
の実施例の製造方法を説明するための単位セルの断面図
であり、図(a),図(b)はそれぞれ第2図(b),
第2図(c)に対応している。
FIGS. 3 (a) and (b) to FIGS. 6 (a) and (b) show the first.
FIG. 2B is a cross-sectional view of a unit cell for explaining the manufacturing method of the embodiment of FIG.
It corresponds to FIG. 2 (c).

まず第3図(a),(b)に示すようにp型の半導体
基板1上に選択酸化法により厚さ約1μmの絶縁分離用
のフィールド酸化膜2を形成しホトレジストマスク(図
示せず)を設けて選択的にn型不純物をイオン注入しソ
ース領域3を形成する。
First, as shown in FIGS. 3A and 3B, a field oxide film 2 for insulation isolation having a thickness of about 1 μm is formed on a p-type semiconductor substrate 1 by a selective oxidation method, and a photoresist mask (not shown) is formed. Is provided and the source region 3 is formed by selectively ion-implanting n-type impurities.

次に第4図(a),(b)に示すように熱酸化法によ
り消去ゲートソース間酸化膜4を形成しn型にドープさ
れた多結晶シリコン膜を形成し、ホトリソグラフィー法
によりパターンニングし消去ゲート5を形成する。
Next, as shown in FIGS. 4A and 4B, an erase gate-source oxide film 4 is formed by a thermal oxidation method to form an n-type doped polycrystalline silicon film, and patterning is performed by a photolithography method. Then, the erase gate 5 is formed.

次に第5図(a),(b)に示す様に消去ゲート5下
以外の消去ゲートソース間酸化膜4をエッチング除去し
た後熱酸化法により浮遊ゲート酸化膜7及び浮遊ゲート
消去ゲート間酸化膜6を形成した後n型にドープされた
多結晶シリコン膜を成長し、パターンニングし、浮遊ゲ
ート8を形成する。
Next, as shown in FIGS. 5A and 5B, the oxide film 4 between the erase gate and the source other than under the erase gate 5 is removed by etching, and then the floating gate oxide film 7 and the oxide between the erase gate and the erase gate are oxidized by a thermal oxidation method. After forming the film 6, an n-type doped polycrystalline silicon film is grown and patterned to form the floating gate 8.

このときの第1図のY−Y′線相当部の断面図を示す
のが第7図(a),(b)である。第7図(a)では消
去ゲート下以外の酸化膜をエッチング除去した後消去ゲ
ート5のエッジ下には消去ゲートソース間酸化膜4がオ
ーバーハング形状にエッチングされている状態が示され
ている。第7図(b)は、次に、熱酸化した後の状態を
示すが、消去ゲート5はソース領域の幅より狭く約50nm
の消去ゲートソース間酸化膜4を介してソース領域3上
にあるから熱酸化時にソース領域半導体の熱酸化膜と消
去ゲート多結晶シリコンの熱酸化膜が各々成長し消去ゲ
ート5のエッジ下は熱酸化膜でうめられオーバーハング
形状はなくなる。したがってオーバーハング部での浮遊
ゲート多結晶シリコンのエッチング残渣の問題点が解消
される。またオーバーハング部固有の浮遊ゲート消去ゲ
ート間に絶縁性の弱い部位もない。次に第6図(a),
(b)に示す様に浮遊ゲート酸化膜の露出部をエッチン
グ除去した後熱酸化法により制御ゲート酸化膜10及び制
御ゲート浮遊ゲート間酸化膜9を形成する。この時第7
図(a)を用いて説明したように、消去ゲート直下にオ
ーバーハングがつくられるがソース領域半導体と消去ゲ
ート多結晶シリコンのそれぞれの熱酸化膜によりオーバ
ーハングは解消される。次にn型にドープされた多結晶
シリコン膜を形成し、パターンニングし、制御ゲート12
を形成する。この時消去ゲート5エッジ下オーバーハン
グ部の多結晶シリコンのエッチング残渣の問題はない。
オーバーハングがないためである。次にイオン注入法で
ドレイン領域13を形成した後たとえばBPSG等の層間膜を
成長させコンタクトを開孔した後アルミニウム配線を形
成し第2図に示した状態となる。
FIGS. 7 (a) and 7 (b) are sectional views of the portion corresponding to the line YY 'in FIG. 1 at this time. FIG. 7A shows a state in which the oxide film 4 between the erase gate and the source is etched in an overhang shape under the edge of the erase gate 5 after the oxide film other than under the erase gate is removed by etching. FIG. 7 (b) shows the state after the next thermal oxidation. The erase gate 5 is narrower than the width of the source region and is about 50 nm.
Since it is on the source region 3 through the erase gate-source oxide film 4 of the erase gate, the thermal oxide film of the source region semiconductor and the thermal oxide film of the erase gate polycrystalline silicon respectively grow during the thermal oxidation, and the area under the edge of the erase gate 5 is heated. It is filled with an oxide film and the overhang shape disappears. Therefore, the problem of the etching residue of the floating gate polycrystalline silicon at the overhang portion is solved. Further, there is no weak insulation between the floating gate and the erase gate, which is unique to the overhang portion. Next, as shown in FIG.
As shown in (b), after the exposed portion of the floating gate oxide film is removed by etching, a control gate oxide film 10 and a control gate floating gate inter-oxide film 9 are formed by a thermal oxidation method. 7th at this time
As described with reference to FIG. 5A, an overhang is formed just below the erase gate, but the overhang is eliminated by the thermal oxide films of the source region semiconductor and the erase gate polycrystalline silicon. Next, an n-type doped polycrystalline silicon film is formed and patterned to form a control gate 12
To form. At this time, there is no problem of etching residue of polycrystalline silicon in the overhang portion under the edge of the erase gate 5.
This is because there is no overhang. Next, after the drain region 13 is formed by the ion implantation method, for example, an interlayer film such as BPSG is grown and a contact is opened, an aluminum wiring is formed, and the state shown in FIG. 2 is obtained.

再説すると、この製造方法は、消去線をソース拡散層
からなるソース線上に薄い消去ゲートソース間酸化膜を
介して形成したのち、消去ゲート下を除きこの酸化膜を
除去し、次いで熱酸化を行って浮遊ゲート酸化膜と浮遊
ゲート消去ゲート間酸化膜を形成することにより消去ゲ
ートエッジ下にできた酸化膜のオーバーハング部を消去
ゲートを構成する多結晶シリコンの熱酸化膜とソース拡
散層半導体の熱酸化膜とでうめることができる。従っ
て、従来大きな欠点であったオーバーハング部での多結
晶シリコン残渣の問題が解消され、さらに浮遊ゲート消
去ゲート間絶縁特性及び消去ゲート制御ゲート間絶縁特
性の安定化が得られ不揮発性半導体メモリの歩留及び品
質上の問題が解消されるという特色がある。
To restate, this manufacturing method forms an erase line on the source line formed of the source diffusion layer via a thin erase gate-source oxide film, removes this oxide film except under the erase gate, and then performs thermal oxidation. The floating gate oxide film and the floating gate erase gate inter-oxide film are formed to form the overhang part of the oxide film formed under the erase gate edge. It can be filled with a thermal oxide film. Therefore, the problem of polycrystalline silicon residue in the overhang portion, which has been a big drawback in the past, is solved, and further, the floating gate erase gate-gate insulating property and erase gate control gate-gate insulating property can be stabilized, and the nonvolatile semiconductor memory There is a feature that the problem of yield and quality is solved.

第8図は本発明の第2の実施例の主要部を示す半導体
チップの平面図で、2×2のメモリセルマトリックスを
示している。
FIG. 8 is a plan view of a semiconductor chip showing a main part of the second embodiment of the present invention, showing a 2 × 2 memory cell matrix.

21が単位セルを表わし、22,23がそれぞれビット線、2
6,27がそれぞれワード線、29,30がそれぞれ消去線、24
がソース線である。
21 indicates a unit cell, 22 and 23 are bit lines, 2
6,27 are word lines, 29,30 are erase lines, 24
Is the source line.

この実施例ではソース線上で消去線が2本に分割され
ワード線26,27に対して各々消去線29,39が対となり特定
の1本のワード線にそったメモリセルのみ消去すること
が可能となり、1ページ消去機能が得られる利点があ
る。
In this embodiment, the erase line is divided into two on the source line, and the erase lines 29 and 39 are paired with the word lines 26 and 27, respectively, and only the memory cells along one specific word line can be erased. Therefore, there is an advantage that the one-page erasing function can be obtained.

〔発明の効果〕 以上説明したように本発明は、ソース線上に絶縁膜を
介してソース線より幅の小さい消去線を配置することに
より、消去線をワード線と平行に配置することができる
ので、ワード線にそったメモリセルのみ部分的に消去す
ることが誤書込の危険の全くない信頼性の高い方法で実
現可能となり、ページ消去機能が得られるという効果が
ある。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, by disposing the erase line having a width smaller than that of the source line on the source line via the insulating film, the erase line can be arranged in parallel with the word line. The partial erasing of only the memory cells along the word line can be realized by a highly reliable method without any risk of erroneous writing, and the page erasing function can be obtained.

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

第1図は本発明の第1の実施例の主要部を示す半導体チ
ップの平面図、第2図(a)は第1の実施例の単位セル
部の平面図、第2図(b),(c)はそれぞれ第2図
(a)のA−A′線断面図、B−B′線断面図、第3図
(a),(b)〜第6図(a),(b)は第1の実施例
の製造方法を説明するための工程順に配列した半導体チ
ップの断面図で、図(a),(b)はそれぞれ第2図
(b),(c)に対応している。第7図(a),(b)
は同じく途中工程における第1図のY−Y′線相当部の
断面図、第8図は本発明の第2の実施例の主要部を示す
平面図、第9図は従来例の主要部を示す半導体チップの
平面図、第10図(a)は従来例の単位セル部の平面図、
第10図(b),(c)は第10図(a)のA−A′線断面
図、B−B′線断面図、第11図は従来例の製造方法を説
明するための半導体チップの断面図で、消去ゲート部を
示している。 1……半導体基板、2……フィールド酸化膜、3……ソ
ース領域、4……消去ゲートソース間酸化膜(絶縁
膜)、5……消去ゲート、6……浮遊ゲート消去ゲート
間絶縁膜(第2のゲート絶縁膜)、7……浮遊ゲート酸
化膜(第1のゲート絶縁膜)、8……浮遊ゲート、9…
…浮遊ゲート制御ゲート間酸化膜(第3のゲート絶縁
膜)、10……制御ゲート酸化膜、11……制御ゲート消去
ゲート間酸化膜、12……制御ゲート、13……ドレイン領
域、14……層間絶縁膜、15……ビット線、16……コンタ
クト、21……単位セル、22,23……ビット線、24,25……
ソース線、26,27,28……ワード線、29,30……消去線。
FIG. 1 is a plan view of a semiconductor chip showing a main part of a first embodiment of the present invention, FIG. 2 (a) is a plan view of a unit cell part of the first embodiment, FIG. 2 (b), (C) is a cross-sectional view taken along the line AA ', BB' in FIG. 2 (a), and FIGS. 3 (a), (b) to 6 (a), (b) are shown in FIG. 2A and 2B are cross-sectional views of semiconductor chips arranged in the order of steps for explaining the manufacturing method of the first embodiment, and FIGS. 2A and 2B correspond to FIGS. 2B and 2C, respectively. 7 (a), (b)
Similarly, FIG. 8 is a sectional view of the portion corresponding to the line YY ′ in FIG. 1 in the middle step, FIG. 8 is a plan view showing the main portion of the second embodiment of the present invention, and FIG. 9 is the main portion of the conventional example. FIG. 10A is a plan view of the semiconductor chip shown in FIG.
10 (b) and 10 (c) are sectional views taken along the line AA 'and BB' in FIG. 10 (a), and FIG. 11 is a semiconductor chip for explaining the conventional manufacturing method. Is a cross-sectional view showing the erase gate portion. 1 ... Semiconductor substrate, 2 ... Field oxide film, 3 ... Source region, 4 ... Erase gate Source oxide film (insulating film), 5 ... Erase gate, 6 ... Floating gate Erase gate insulating film ( Second gate insulating film), 7 ... Floating gate oxide film (first gate insulating film), 8 ... Floating gate, 9 ...
Floating gate Control gate oxide film (third gate insulating film), 10 ... Control gate oxide film, 11 ... Control gate erase gate oxide film, 12 ... Control gate, 13 ... Drain region, 14 ... … Interlayer insulation film, 15 …… bit line, 16 …… contact, 21 …… unit cell, 22,23 …… bit line, 24,25 ……
Source line, 26,27,28 ... Word line, 29,30 ... Erase line.

───────────────────────────────────────────────────── 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 29/788 29/792 G11C 11/40 101 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication H01L 29/788 29/792 G11C 11/40 101

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1導電型半導体基板に選択的に形成され
た第2導電型不純物添加層からなるソース領域及びドレ
イン領域と、前記ソース領域,ドレイン領域の間の前記
半導体基板上に第1のゲート絶縁膜を介して設けられた
浮遊ゲートと、前記浮遊ゲートと少なくとも一部分第2
のゲート絶縁膜を介して対向する多結晶シリコン膜でな
る消去ゲートと、前記浮遊ゲート上に第3のゲート絶縁
膜を介して設けられた制御ゲートとを含む電界効果トラ
ンジスタをメモリ素子としてマトリクス状に配列した不
揮発性半導体メモリにおいて、複数の前記メモリ素子の
ドレイン領域を相互に接続し所定方向に走行するビット
線と、互いに異なるビット線に接続された前記メモリ素
子の制御ゲートを相互に接続し前記所定方向と垂直方向
に走行するワード線と、それぞれの前記ワード線に接続
された前記メモリ素子のソース領域を相互に接続する第
2導電型不純物添加層からなり前記ワード線と平行なソ
ース線と、それぞれの前記ソース線上にこれからはみ出
すことなく絶縁膜を介して設けられ、同じ前記ワード線
に接続されたメモリ素子の前記消去ゲートを相互に接続
する多結晶シリコン膜でなる消去線とを含むことを特徴
とする不揮発性半導体メモリ。
1. A first region on the semiconductor substrate between the source region and the drain region, and a source region and a drain region formed of a second conductivity type impurity-doped layer selectively formed on the first conductivity type semiconductor substrate. A floating gate provided through a gate insulating film of the second floating gate, the floating gate and at least a part of the floating gate;
Field-effect transistor including an erase gate made of a polycrystalline silicon film facing each other via a gate insulating film and a control gate provided on the floating gate via a third gate insulating film as a memory element in a matrix form. In the non-volatile semiconductor memory arranged as described above, the drain regions of the plurality of memory elements are mutually connected to run in a predetermined direction, and the control gates of the memory elements connected to different bit lines are mutually connected. A source line parallel to the word line, comprising a word line running in a direction perpendicular to the predetermined direction and a second conductivity type impurity doped layer interconnecting the source regions of the memory devices connected to the word lines. And a memory connected to the same word line provided on each source line via an insulating film without protruding from the source line. Nonvolatile semiconductor memory characterized by comprising an erasing line comprising a polycrystalline silicon film for connecting the erase gate of the elements to each other.
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