JPH09186303A - 不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法 - Google Patents

不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法

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JPH09186303A
JPH09186303A JP7352956A JP35295695A JPH09186303A JP H09186303 A JPH09186303 A JP H09186303A JP 7352956 A JP7352956 A JP 7352956A JP 35295695 A JP35295695 A JP 35295695A JP H09186303 A JPH09186303 A JP H09186303A
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JP
Japan
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voltage transistor
transistor
gate electrode
memory cell
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JP7352956A
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Terumine Hirayama
照峰 平山
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Sony Corp
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B41/00Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
    • H10B41/40Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the peripheral circuit region
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10B41/40Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the peripheral circuit region
    • H10B41/42Simultaneous manufacture of periphery and memory cells
    • H10B41/49Simultaneous manufacture of periphery and memory cells comprising different types of peripheral transistor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フラッシュメモリの製造工程中のマスク形成
工程数を減らす。 【解決手段】 セルの書込み及び消去用の高耐圧トラン
ジスタのゲート電極46Aを、メモリセルトランジスタ
のフローティングゲート46と同層のポリシリコン第1
層で形成する。ポリシリコン第1層の堆積及びパターニ
ングにより高耐圧トランジスタのゲート電極46Aを形
成した後に、直ちに高耐圧トランジスタの低濃度拡散層
形成のためのイオン注入を行なう。この際に、ゲート電
極46A形成のためのパターニングで使用したフォトレ
ジスト層48をマスクとしてイオン注入を行なう。高耐
圧トランジスタの高濃度拡散層形成のためのイオン注入
は、メモリセルトランジスタの拡散層形成と同時に行な
う。マスク形成工程を削減して製造コストを低減する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、不揮発性半導体記
憶装置及びその製造方法に関し、更に詳しくは、不揮発
性半導体記憶装置における書込み及び消去のための高耐
圧トランジスタの構造の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】不揮発性半導体記憶装置(以下、不揮発
性メモリと呼ぶ)は、半導体記憶装置の電源を切った際
にも、書き込まれたデータが消滅しない記憶装置であ
り、EPROM、フラッシュメモリ等が知られている。
【0003】例えばフラッシュメモリでは、各メモリセ
ルトランジスタは、フローティングゲート(浮遊ゲー
ト)及び制御ゲート電極(コントロールゲート)から成
る2層構造のゲートを有しており、フローティングゲー
トに注入されたホットエレクトロンにより、その記憶を
保持する。データの書込み及び消去は、書込み及び消去
用回路を介して行なわれ、書込み及び消去用回路の各ト
ランジスタからは、例えば25Vの高電圧が供給され
る。このため、フラッシュメモリ等の書込み及び消去用
回路の各トランジスタは、高耐圧トランジスタとも呼ば
れる。
【0004】従来のフラッシュメモリの構造を、その製
造工程に基づいて説明する。図9〜図16は、この製造
工程中の各工程段階を順次に示す断面図である。これら
各図において、(a)は書込み及び消去用の高耐圧トラ
ンジスタの断面を、(b)はメモリセル部のトランジス
タのワードラインに沿う行方向の断面を、(c)はメモ
リセル部のトランジスタのワードラインと直交する列方
向の断面を夫々示している。なお、図示されていない
が、メモリ装置中には、これら以外に、電源回路、デー
タ読出し回路等の周辺回路がメモリセル部以外の部分に
形成される。
【0005】半導体基板10の主面に、まず、LOCO
S法により素子分離領域12を形成し、これらの間の各
素子形成領域には、メモリセルトランジスタの第1ゲー
ト酸化膜となる酸化膜14を熱酸化法により形成する。
次いで、フローティングゲートとなる第1層のポリシリ
コン層をCVDにより形成し、第1のフォトレジスト層
をマスクとして、第1層のポリシリコン層を、行方向に
延びる帯状の配線層16となるようにパターニングする
(図9)。次いで、酸化膜−窒化膜−酸化膜から成るO
NO膜18を全面に形成する。ONO膜18は、メモリ
セルトランジスタの第2ゲート酸化膜となる。メモリセ
ル部以外のONO膜18及び帯状の第1層のポリシリコ
ン層16は、第2のフォトレジスト層20をマスクとし
たパターニングにより除去する(図10)。次いで、第
1のフォトレジスト層20を除去する。更に、高耐圧ト
ランジスタ部及び周辺回路部では、プラズマダメージを
受けた酸化膜14を除去し、再び、熱酸化法によりゲー
ト絶縁膜となる新たな酸化膜22を形成する。
【0006】引き続き、全面に第2層のポリシリコン層
24を形成し(図11)、第3のフォトレジスト層26
をマスクとするパターニングにより、高耐圧トランジス
タ部のゲート電極24Aと、メモリセル部の各ワードラ
インを構成する制御ゲート電極24Bとを形成する(図
12)。第3のフォトレジスト層26を残したまま、更
にメモリセル部以外の部分を第4のフォトレジスト層2
8で覆い、メモリセル部のONO膜18及び第1層のポ
リシリコン層16をパターニングする(図13)。これ
により、ONO膜18Aを介して制御ゲート電極24B
から絶縁されたフローティングゲート16Aが得られ
る。第3及び第4のフォトレジスト層26、28を除去
する。
【0007】次いで、メモリセル部以外の部分で開口す
る第5のフォトレジスト層30を形成し、これと高耐圧
トランジスタのゲート電極24Aとをマスクにして、低
濃度の不純物注入を行なう(図14)。引き続き、第5
のフォトレジスト層30を除去し、新たに、メモリセル
部以外の部分に高濃度不純物注入用の第6のフォトレジ
スト層32を形成する。メモリセル部以外では第6のフ
ォトレジスト層とゲート電極24Aとをマスクにして、
また、メモリセル部では形成されたゲート電極構造をマ
スクにして、拡散層形成のための不純物の導入を行な
う。(図15)これにより、高耐圧トランジスタ部では
低濃度拡散層34及び高濃度拡散層36からなるLDD
構造のトランジスタが形成され、メモリセル部では通常
構造の拡散層38を有するセルトランジスタが形成され
る(図16)。その後、更に、層間絶縁膜、配線層、及
び、保護層等を形成して、不揮発性メモリが完成する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の不揮発性メ
モリの構造では、エッチングや不純物導入等のマスクと
なる第1〜第6のフォトレジスト層の形成工程を必要と
し、マスクの形成のための工程数が多いという問題があ
る。特に、低濃度拡散層及び高濃度拡散層の形成の度に
マスクを形成している。
【0009】本発明は、上記、従来の不揮発性メモリの
構造に起因する製造時の工程数の問題に鑑み、少ないマ
スク工程数で形成できる不揮発性メモリ及びその製造方
法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の不揮発性半導体記憶装置は、フローティン
グゲート及び制御ゲート電極を有するメモリセルトラン
ジスタと、該メモリセルトランジスタの書込み及び消去
を行なう高耐圧トランジスタとを備える不揮発性半導体
装置において、メモリセルトランジスタのフローティン
グゲートと、高耐圧トランジスタのゲート電極とを同層
に形成したことを特徴とする。
【0011】メモリセルトランジスタのフローティング
ゲートと、高耐圧トランジスタのゲート電極とを同層に
形成する構成により、これらフローティングゲート及び
ゲート電極のパターニングに利用したフォトレジスト層
を、高耐圧トランジスタの低濃度拡散層を形成するため
のマスクとして利用でき、この低濃度拡散層形成のため
のフォトレジスト層の形成工程が削減可能である。
【0012】本発明の不揮発性半導体記憶装置では、前
記高耐圧トランジスタのソース・ドレイン拡散層は、一
般的にはLDD構造を有する。
【0013】また、本発明の不揮発性半導体記憶装置の
製造方法は、前記本発明の不揮発性半導体装置を製造す
る方法であって、高耐圧トランジスタのための低濃度不
純物注入を、前記ゲート電極を形成するフォトレジスト
層をマスクにして行なうことを特徴とする。これによ
り、製造工程中のマスク形成工程が現実に削減できる。
【0014】
【発明の実施の形態】図面を参照して、本発明の不揮発
性半導体メモリ及びその製造方法の実施形態例を、その
製造工程に基づいて説明する。図1〜図8は、この不揮
発性メモリの製造工程中の各工程段階を図9〜図16と
同様に示している。本実施形態例の不揮発性半導体記憶
装置は、例えばフラッシュメモリとして構成されるもの
で、メモリセルトランジスタがアレイ状に配置されたセ
ルアレイ部、メモリセルトランジスタの書込み及び消去
に用いられる書込み及び消去用の高耐圧トランジスタ、
及び、その他の周辺回路部から構成される。図1〜図8
では、図9〜図16と同様に、周辺回路部の図示を省略
している。
【0015】半導体基板40の主面に、まず、LOCO
S法により素子分離領域42を形成し、その間の各素子
形成領域に、メモリセル部及び高耐圧トランジスタのた
めのゲート絶縁膜となる酸化膜44を熱酸化法により形
成する。次いで、第1層のポリシリコン層をCVD法に
より形成し、その上に形成した第1のフォトレジスト層
48をマスクとして、酸化膜44及び第1層のポリシリ
コン層をパターニングする。これにより、高耐圧トラン
ジスタのゲート電極46Aと、後にメモリセルトランジ
スタのフローティングゲートとなる、行方向に延びる多
数の帯状のポリシリコン層46とが得られる。
【0016】第1のフォトレジスト層48を残したま
ま、これをマスクとして低濃度の不純物導入を行ない
(図1)、高耐圧トランジスタのための低濃度拡散層5
0を形成する。次いで、第1のフォトレジスト層48を
除去し(図2)、後に第2ゲート酸化膜となる、酸化膜
−窒化膜−酸化膜から成るONO膜52を全面に形成す
る。メモリセル部及び高耐圧トランジスタ以外の周辺回
路部のONO膜52及び第1層のポリシリコン層46
は、その上で開口する第2のフォトレジスト層54をマ
スクとしたパターニングにより除去する(図3)。
【0017】第2のフォトレジスト層54を除去する。
次に、周辺回路部のゲート絶縁膜となる酸化膜を熱酸化
法により形成する。次いで、第2層のポリシリコン層5
6をCVD法により形成する(図4)。更に、第3のフ
ォトレジスト層58をマスクとして、第2層のポリシリ
コン層56をパターニングして、制御ゲート電極56A
を成すワードラインを形成する(図5)。第3のフォト
レジスト層58を残したまま、更にメモリセル部以外の
部分に第4のフォトレジスト層60を形成する。第3及
び第4のフォトレジスト層58、60と制御ゲート電極
56Aとをマスクにして、帯状の第1のポリシリコン層
46とONO膜52とをパターニングする。これによ
り、第2ゲート絶縁膜52Aを介して制御ゲート電極5
6Aと絶縁されたフローティングゲート46Bが得られ
る(図6)。次いで、第3及び第4のフォトレジスト層
58、60を除去する。
【0018】更に、高耐圧トランジスタ部に、第5のフ
ォトレジスト層62を形成し、これをマスクにして、高
耐圧トランジスタ部、周辺回路部、及び、メモリセル部
に高濃度不純物注入を行なう(図7)。これにより、高
耐圧トランジスタ部には、低濃度拡散層64及び高濃度
拡散層66から成るLDD構造のソース・ドレイン拡散
層が、メモリセル部及び周辺部には、通常構造の高濃度
拡散層68が夫々形成され(図8)、高耐圧トランジス
タ、メモリセルトランジスタ、周辺回路部のトランジス
タの各構造が得られる。更に、層間絶縁膜、配線層等を
形成した後に、全体を覆って保護層を形成することで、
本実施形態例のフラッシュメモリが完成する。
【0019】上記工程において、高耐圧トランジスタの
ゲート電極を、メモリセルランジスタのフローティング
ゲートと同層に形成したことにより、フローティングゲ
ートのパターニングに利用したフォトレジスト層をその
まま、高耐圧トランジスタのLDD構造の低濃度拡散層
形成のためのマスクに利用できる。このため、従来必要
であった高耐圧トランジスタの低濃度拡散層形成のため
のマスク形成工程が省略できる。
【0020】以上、本発明をその好適な実施形態例に基
づいて説明をしたが、本発明の不揮発性半導体記憶装置
は、上記実施形態例の構成にのみ限定されるものではな
く、上記実施形態例の構成から種々の修正及び変更を施
した不揮発性半導体記憶装置も、本発明の範囲に含まれ
る。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の不揮発性
半導体記憶装置及びその製造方法によると、フォトレジ
ストマスクの形成工程が削減できるので、本発明は、不
揮発性半導体記憶装置のコスト低減及びスループットの
向上を可能とした顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の不揮発性半導体記憶装置の一製造工程
段階における断面図。
【図2】本発明の不揮発性半導体記憶装置の一製造工程
段階における断面図。
【図3】本発明の不揮発性半導体記憶装置の一製造工程
段階における断面図。
【図4】本発明の不揮発性半導体記憶装置の一製造工程
段階における断面図。
【図5】本発明の不揮発性半導体記憶装置の一製造工程
段階における断面図。
【図6】本発明の不揮発性半導体記憶装置の一製造工程
段階における断面図。
【図7】本発明の不揮発性半導体記憶装置の一製造工程
段階における断面図。
【図8】本発明の不揮発性半導体記憶装置の一製造工程
段階における断面図。
【図9】従来の不揮発性半導体記憶装置の一製造工程段
階における断面図。
【図10】従来の不揮発性半導体記憶装置の一製造工程
段階における断面図。
【図11】従来の不揮発性半導体記憶装置の一製造工程
段階における断面図。
【図12】従来の不揮発性半導体記憶装置の一製造工程
段階における断面図。
【図13】従来の不揮発性半導体記憶装置の一製造工程
段階における断面図。
【図14】従来の不揮発性半導体記憶装置の一製造工程
段階における断面図。
【図15】従来の不揮発性半導体記憶装置の一製造工程
段階における断面図。
【図16】従来の不揮発性半導体記憶装置の一製造工程
段階における断面図。
【符号の説明】
40 半導体基板 42 素子分離領域42 44 ゲート酸化膜 46 第1のポリシリコン層 46A 高耐圧トランジスタのゲート電極 46B フローティングゲート 48 第1のフォトレジスト層 50 低濃度拡散層 52 ONO膜 54 第2のフォトレジスト層 56 第2のポリシリコン層 56A 制御ゲート電極 58 第3のフォトレジスト層 60 第4のフォトレジスト層 62 第5のフォトレジスト層 64 低濃度拡散層 66 高濃度拡散層 68 高濃度拡散層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フローティングゲート及び制御ゲート電
    極を有するメモリセルトランジスタと、該メモリセルト
    ランジスタの書込み及び消去を行なう高耐圧トランジス
    タとを備える不揮発性半導体装置において、 メモリセルトランジスタのフローティングゲートと、高
    耐圧トランジスタのゲート電極とを同層に形成したこと
    を特徴とする不揮発性記憶装置。
  2. 【請求項2】 前記高耐圧トランジスタのソース・ドレ
    イン拡散層がLDD構造を有することを特徴とする請求
    項1に記載の不揮発性記憶装置。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の不揮発性半導体記憶装
    置を製造する方法であって、高耐圧トランジスタのため
    の低濃度不純物注入を、前記ゲート電極を形成するフォ
    トレジスト層をマスクにして行なうことを特徴とする、
    不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
JP7352956A 1995-12-27 1995-12-27 不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法 Pending JPH09186303A (ja)

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