JPH10209308A - Nonvolatile semiconductor memory device and its manufacture - Google Patents

Nonvolatile semiconductor memory device and its manufacture

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JPH10209308A
JPH10209308A JP9022209A JP2220997A JPH10209308A JP H10209308 A JPH10209308 A JP H10209308A JP 9022209 A JP9022209 A JP 9022209A JP 2220997 A JP2220997 A JP 2220997A JP H10209308 A JPH10209308 A JP H10209308A
Authority
JP
Japan
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gate electrode
polycrystalline silicon
silicon film
forming
floating gate
Prior art date
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Pending
Application number
JP9022209A
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Japanese (ja)
Inventor
Naohiro Ueda
尚宏 上田
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high breakdown strength between a source and a drain without scarifying the driving capacity. SOLUTION: This device is provided with n-type source and drain regions 9, leaving a space in the surface region of a p-type silicon substrate 10, and is provided with a floating gate electrode 3 through a gate oxide film 2 on the channel region caught between the source region and the drain region, and is provided with a control gate electrode 5 through an insulating film 4 on the floating gate electrode 3. The distribution of the impurity concentration of the floating gate electrode 3 is thick at the center 3b in the longitudinal direction of the channel, and thin at the part 3a on the side of the source region and the drain region.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は第1導電型の半導体
基板の表面領域に間隔をおいて第2導電型のソース領域
とドレイン領域が設けられ、チャネル領域上にはゲート
絶縁膜を介してフローティングゲート電極が設けられ、
フローティングゲート電極上に絶縁膜を介してコントロ
ールゲート電極が設けられているスタックゲート型不揮
発性半導体メモリ装置とその製造方法に関するものであ
る。
The present invention relates to a semiconductor device of the first conductivity type, in which a source region and a drain region of a second conductivity type are provided at an interval in a surface region of a semiconductor substrate of a first conductivity type, and a gate insulating film is interposed on a channel region. A floating gate electrode is provided,
The present invention relates to a stacked gate nonvolatile semiconductor memory device in which a control gate electrode is provided on a floating gate electrode via an insulating film, and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】フローティングゲート電極を備えたスタ
ックゲート型メモリ装置の電気的特性を左右するプロセ
スパラメータの1つに、フローティングゲート電極中の
不純物濃度が挙げられる。フローティングゲート電極中
の不純物濃度はデバイス特性に対して以下のような影響
をおよぼす。
2. Description of the Related Art One of the process parameters affecting the electrical characteristics of a stacked gate type memory device having a floating gate electrode is an impurity concentration in the floating gate electrode. The impurity concentration in the floating gate electrode has the following effects on device characteristics.

【0003】まず、フローティングゲート電極中の不純
物濃度が単位体積当り1020以上と比較的濃い場合に
は、フローティングゲート電極は完全導体として作用す
る。この場合、コントロールゲート電極の電位はフロー
ティングゲート電極を通じてチャネルに効果的に印加さ
れるため、十分な駆動能力を確保することができる。こ
れは、フローティングゲート電極と基板間の静電容量が
大きいことに起因している。
[0003] First, when the impurity concentration of the floating gate electrode is relatively thick and unit volume per 10 20 or more, the floating gate electrode acts as a perfect conductor. In this case, since the potential of the control gate electrode is effectively applied to the channel through the floating gate electrode, sufficient driving capability can be secured. This is because the capacitance between the floating gate electrode and the substrate is large.

【0004】しかし、フローティングゲート電極と基板
間の静電容量が大きいということは、フローティングゲ
ート電極とドレイン間の静電容量も大きいことを意味す
る。このことはドレイン電圧がフローティングゲート電
極に伝わりやすく、ドレイン電圧によりフローティング
ゲート電極電位が容易に上昇してしまうことにつなが
る。その結果、たとえコントロールゲート電極電位がロ
ーであったとしても、ドレイン電圧の影響でチャネルが
形成され、ソースとドレイン間に意図しないリーク電流
が流れる、といった不具合が生じてしまう。つまり、フ
ローティングゲート電極中の不純物濃度が高いと、非選
択ビットのソース・ドレイン間耐圧が低下し、デバイス
が誤動作を起こす虞れがある。
However, a large capacitance between the floating gate electrode and the substrate means a large capacitance between the floating gate electrode and the drain. This means that the drain voltage is easily transmitted to the floating gate electrode, and the potential of the floating gate electrode is easily increased by the drain voltage. As a result, even if the potential of the control gate electrode is low, a channel is formed under the influence of the drain voltage, and an unintended leak current flows between the source and the drain. That is, if the impurity concentration in the floating gate electrode is high, the withstand voltage between the source and drain of the non-selected bit decreases, and the device may malfunction.

【0005】そこで、フローティングゲート電極中の不
純物濃度が単位体積当り1020未満と比較的薄くする
と、フローティングゲート電極中に空乏層が形成される
ため、上記のようなソース・ドレイン間耐圧の低下は起
こらない。しかしながら、フローティングゲート電極内
に空乏層ができると、コントロールゲート電極の電位が
チャネルに伝わりにくくなり、その結果十分な駆動能力
を確保することが困難になる。
[0005] Therefore, the impurity concentration in the floating gate electrode is relatively thin, less than unit volume per 10 20, a depletion layer in the floating gate electrode is formed, the decrease in the source-drain breakdown voltage as described above Does not happen. However, if a depletion layer is formed in the floating gate electrode, it becomes difficult for the potential of the control gate electrode to be transmitted to the channel, and as a result, it becomes difficult to secure sufficient driving capability.

【0006】このように、駆動能力を確保するためには
フローティングゲート電極中の不純物濃度は高い方が好
ましく、それとは逆に、ソース・ドレイン間耐圧を上げ
るためにはフローティングゲート電極中の不純物濃度は
低い方が好ましい、といった相反する要請がある。
As described above, it is preferable that the impurity concentration in the floating gate electrode is high in order to secure the driving capability. On the contrary, in order to increase the source-drain breakdown voltage, the impurity concentration in the floating gate electrode is high. There is a contradictory demand that the lower is the better.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明はトランジスタ
の駆動能力を犠牲にすることなく、高いソース・ドレイ
ン間耐圧を備えたスタックゲート型メモリ装置とその製
造方法を提供することを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a stacked gate memory device having a high withstand voltage between source and drain without sacrificing the driving capability of a transistor and a method of manufacturing the same. It is.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明のスタックゲート
型不揮発性半導体メモリ装置は、フローティングゲート
電極中の不純物濃度分布が、チャネル長方向の中央部で
濃く、ソース領域側とドレイン領域側で薄くなってい
る。
According to the stacked gate type nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, the impurity concentration distribution in the floating gate electrode is deeper at the center in the channel length direction and thinner at the source region side and the drain region side. Has become.

【0009】フローティングゲート電極中の不純物濃度
を局所的に異ならせる提案はなされている。それらの提
案は不純物濃度を基板側で薄くしたもの(特開平2−2
46374号公報、特開平2−295170号公報、特
開平3−132078号公報などを参照)や、基板側と
コントロールゲート電極側で薄く、中央部で濃くしたも
の(特開平5−175508号公報参照)である。フロ
ーティングゲート電極中の不純物濃度を基板側で低濃度
にする理由は、フローティングゲート電極の多結晶シリ
コン膜中からゲート絶縁膜中に不純物が溶出してトラッ
プを形成するのを防ぐためであり、また基板側とコント
ロールゲート電極側でともに不純物濃度を薄くする理由
は、フローティングゲート電極のエッジを丸めてデ−タ
保持特性を改善するためである。したがって、これらの
提案は、本発明とは構成も異なるし、その目的とすると
ころも異なったものである。
It has been proposed to locally vary the impurity concentration in the floating gate electrode. In these proposals, the impurity concentration is reduced on the substrate side (Japanese Unexamined Patent Publication No.
No. 46374, JP-A-2-295170, JP-A-3-132078, etc.) and those in which the substrate side and the control gate electrode side are thin and the center portion is thick (see JP-A-5-175508) ). The reason why the impurity concentration in the floating gate electrode is reduced on the substrate side is to prevent impurities from being eluted from the polycrystalline silicon film of the floating gate electrode into the gate insulating film to form traps, and The reason why the impurity concentration is reduced on both the substrate side and the control gate electrode side is to improve the data retention characteristics by rounding the edge of the floating gate electrode. Therefore, these proposals have a different configuration from the present invention, and have different purposes.

【0010】本発明のように、フローティングゲート電
極中の不純物濃度分布をチャネル長方向の中央部で濃
く、ソース領域側とドレイン領域側で薄くする製造方法
の第1の局面は、以下の工程(A)から(E)を含んで
フローティングゲート電極を形成する。 (A)半導体基板上にゲート絶縁膜を介してフローティ
ングゲート用の第1層目の多結晶シリコン膜を形成し、
その多結晶シリコン膜にはチャネル幅方向に隣接するフ
ローティングゲート間を分離する溝を設ける工程、
(B)第1層目の多結晶シリコン膜上に絶縁膜、さらに
その上にコントロールゲート電極用の第2層目の多結晶
シリコン膜を形成する工程、(C)第2層目の多結晶シ
リコン膜上にコントロールゲート電極形成用のレジスト
パターンを形成し、それをマスクにして第2層目の多結
晶シリコン膜とその下の絶縁膜とをパターン化してコン
トロールゲート電極を形成する工程、(D)第1層目の
多結晶シリコン膜中のコントロールゲート電極の下部
で、ソース側から注入された不純物とドレイン側から注
入された不純物が共存する領域が存在する傾斜角をもっ
て不純物を回転斜め注入するイオン注入工程、(E)そ
の後、そのレジストパターンをマスクとして第1層目の
多結晶シリコン膜をエッチングしてフローティングゲー
ト電極を形成する工程。
[0010] As in the present invention, the first aspect of the manufacturing method of making the impurity concentration distribution in the floating gate electrode deeper in the center in the channel length direction and thinner in the source region side and the drain region side is as follows. A floating gate electrode is formed including A) to (E). (A) forming a first-layer polycrystalline silicon film for a floating gate on a semiconductor substrate via a gate insulating film;
Providing a groove in the polycrystalline silicon film to separate adjacent floating gates in the channel width direction;
(B) a step of forming an insulating film on the first polycrystalline silicon film, and further forming a second polycrystalline silicon film for the control gate electrode thereon, and (C) a second polycrystalline silicon film. Forming a resist pattern for forming a control gate electrode on the silicon film, patterning the second polycrystalline silicon film and the insulating film thereunder using the resist pattern as a mask to form a control gate electrode, ( D) Rotational and oblique implantation of impurities at an inclination angle where a region where impurities implanted from the source side and impurities implanted from the drain side coexist exists below the control gate electrode in the first-layer polycrystalline silicon film. (E) Thereafter, using the resist pattern as a mask, the first polycrystalline silicon film is etched to form a floating gate electrode. .

【0011】本発明のようなフローティングゲート電極
中の不純物濃度分布を得る製造方法の第2の局面は、以
下の工程(A)から(E)を含んでフローティングゲー
ト電極を形成する。 (A)半導体基板上にゲート絶縁膜を介してフローティ
ングゲート用の第1導電型不純物をドープした第1層目
の多結晶シリコン膜を形成し、その多結晶シリコン膜に
はチャネル幅方向に隣接するフローティングゲート間を
分離する溝を設ける工程、(B)第1層目の多結晶シリ
コン膜上に絶縁膜、さらにその上にコントロールゲート
電極用の第2層目の多結晶シリコン膜を形成する工程、
(C)第2層目の多結晶シリコン膜上にコントロールゲ
ート電極形成用のレジストパターンを形成し、それをマ
スクにして第2層目の多結晶シリコン膜とその下の絶縁
膜とをパターン化してコントロールゲート電極を形成す
る工程、(D)第1層目の多結晶シリコン膜中のコント
ロールゲート電極の下部で、ソース側から注入された不
純物とドレイン側から注入された不純物が共存する領域
が存在しない傾斜角をもって不純物を回転斜め注入する
イオン注入工程、(E)その後、そのレジストパターン
をマスクとして第1層目の多結晶シリコン膜をエッチン
グしてフローティングゲート電極を形成する工程。
In a second aspect of the manufacturing method for obtaining the impurity concentration distribution in the floating gate electrode as in the present invention, the floating gate electrode is formed by including the following steps (A) to (E). (A) A first-layer polycrystalline silicon film doped with a first conductivity type impurity for a floating gate is formed on a semiconductor substrate via a gate insulating film, and is adjacent to the polycrystalline silicon film in a channel width direction. Providing a trench for separating the floating gates to be formed, (B) forming an insulating film on the first polycrystalline silicon film and further forming a second polycrystalline silicon film for the control gate electrode thereon Process,
(C) A resist pattern for forming a control gate electrode is formed on the second polycrystalline silicon film, and the second polycrystalline silicon film and the insulating film thereunder are patterned using the resist pattern as a mask. (D) forming a region where impurities implanted from the source side and impurities implanted from the drain side coexist below the control gate electrode in the first-layer polycrystalline silicon film. An ion implantation step of obliquely implanting impurities with a non-existent inclination angle; and (E) a step of forming a floating gate electrode by etching the first-layer polycrystalline silicon film using the resist pattern as a mask.

【0012】[0012]

【実施例】図1(D)は本発明のスタックゲート型不揮
発性半導体メモリ装置の一実施例の主要部を表わしたも
のである。P型シリコン基板10の表面領域に間隔をお
いてN型のソース・ドレイン領域9が設けられ、ソース
領域とドレイン領域とに挟まれたチャネル領域上にはゲ
ート酸化膜2を介してフローティングゲート電極3が設
けられ、フローティングゲート電極3上に絶縁膜4を介
してコントロールゲート電極5が設けられている。フロ
ーティングゲート電極3の不純物濃度分布は、チャネル
長方向の中央部3bで濃く、ソース領域側とドレイン領
域側の部分3aで薄くなっている。
FIG. 1D shows a main part of an embodiment of a stack gate type nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention. N-type source / drain regions 9 are provided at intervals in a surface region of a P-type silicon substrate 10, and a floating gate electrode is provided on a channel region sandwiched between the source region and the drain region via a gate oxide film 2. 3, and a control gate electrode 5 is provided on the floating gate electrode 3 via an insulating film 4. The impurity concentration distribution of the floating gate electrode 3 is deeper at the central portion 3b in the channel length direction, and thinner at the source region side and drain region side portions 3a.

【0013】図1(A)〜(D)により本発明の製造方
法の第1の実施例を説明する。 (A)比抵抗が10〜20ΩcmのP型シリコン基板1
0に厚さが500nmのフィールド酸化膜1を形成し、
フィールド酸化膜1で分離された活性領域に厚さが20
nmのゲート酸化膜2を形成する。次に、フィールド酸
化膜1及びゲート酸化膜2上に厚さが200nmの第1
の多結晶シリコン膜3を形成する。その多結晶シリコン
膜3には、写真製版とエッチングにより、チャネル幅方
向(紙面垂直方向)に隣接するフローティングゲート間
を分離する溝を形成する。その後、その多結晶シリコン
膜3上には厚さ20nmの絶縁膜4を形成し、さらにそ
の上に厚さ200nmの第2の多結晶シリコン膜5を堆
積する。多結晶シリコン膜5上にはコントロールゲート
電極を形成するためのレジストパターン6を写真製版に
より形成する。絶縁膜4は、例えばシリコン酸化膜、そ
の上のシリコン窒化膜さらにその上のシリコン酸化膜か
らなるONO膜である。
A first embodiment of the manufacturing method of the present invention will be described with reference to FIGS. (A) P-type silicon substrate 1 having a specific resistance of 10 to 20 Ωcm
0, a field oxide film 1 having a thickness of 500 nm is formed,
The active region separated by the field oxide film 1 has a thickness of 20
A gate oxide film 2 of nm is formed. Next, a first 200 nm thick first layer is formed on the field oxide film 1 and the gate oxide film 2.
Is formed. In the polycrystalline silicon film 3, a groove for separating adjacent floating gates in the channel width direction (perpendicular to the paper surface) is formed by photolithography and etching. Thereafter, an insulating film 4 having a thickness of 20 nm is formed on the polycrystalline silicon film 3, and a second polycrystalline silicon film 5 having a thickness of 200 nm is further deposited thereon. On the polycrystalline silicon film 5, a resist pattern 6 for forming a control gate electrode is formed by photolithography. The insulating film 4 is, for example, an ONO film composed of a silicon oxide film, a silicon nitride film thereon, and a silicon oxide film thereon.

【0014】(B)レジストパターン6をマスクとして
多結晶シリコン膜5と絶縁膜4を順次エッチングしてパ
ターン化する。 (C)N型不純物であるリン7をエネルギー30ke
V、ドーズ量1×1015/cm2、入射角θ=45°の
条件で回転イオン注入する。
(B) Using the resist pattern 6 as a mask, the polycrystalline silicon film 5 and the insulating film 4 are sequentially etched and patterned. (C) Phosphorus 7, which is an N-type impurity, has an energy of 30 ke.
Rotational ion implantation is performed under the conditions of V, a dose of 1 × 10 15 / cm 2 and an incident angle θ = 45 °.

【0015】(D)レジストパターン6をマスクとして
多結晶シリコン膜3をエッチングによりパターン化して
フローティングゲート電極3を形成してスタックゲート
電極を完成する。そのスタックゲート電極をマスクとし
て基板にN型不純物を注入することにより、ソース・ド
レイン領域9を形成する。その結果、フローティングゲ
ート電極3は、そのチャネル長方向の中央部が不純物濃
度の濃い領域3bとなり、そのチャネル長方向の両側が
不純物濃度の薄い領域3a,3aとなる。
(D) Using the resist pattern 6 as a mask, the polycrystalline silicon film 3 is patterned by etching to form a floating gate electrode 3 to complete a stacked gate electrode. Source / drain regions 9 are formed by implanting N-type impurities into the substrate using the stack gate electrode as a mask. As a result, the floating gate electrode 3 has a region 3b with a high impurity concentration at the center in the channel length direction and regions 3a and 3a with a low impurity concentration on both sides in the channel length direction.

【0016】工程(C)における回転斜め注入における
機構を図2により詳細に説明する。図2(A)に示され
るように、不純物7aは左側から角度45°で注入さ
れ、コントロールゲート電極5の真下にも入り込む。そ
の結果、フローティングゲート電極用の多結晶シリコン
膜3中においてその左半分の部分にのみ選択的に不純物
領域8aが形成される。同様に、図2(B)に示される
ように、右側から注入された不純物7bにより多結晶シ
リコン膜3中にはその右半分の部分にのみ選択的に不純
物領域8bが形成される。ここで、図2(C)に示され
るように、コントロールゲート電極5の真下であって、
不純物領域8aと8bが重なる部分8には不純物が2回
注入されたことになるので、その部分の不純物濃度が両
側の部分よりも濃くなる。
The mechanism of the oblique rotation injection in the step (C) will be described in detail with reference to FIG. As shown in FIG. 2A, the impurity 7a is implanted at an angle of 45 ° from the left side and enters right below the control gate electrode 5. As a result, impurity region 8a is selectively formed only in the left half of polycrystalline silicon film 3 for the floating gate electrode. Similarly, as shown in FIG. 2B, impurity region 8b is selectively formed only in the right half of polycrystalline silicon film 3 by impurity 7b implanted from the right side. Here, as shown in FIG. 2C, immediately below the control gate electrode 5,
Since the impurity has been implanted twice into the portion 8 where the impurity regions 8a and 8b overlap, the impurity concentration in that portion is higher than that on both sides.

【0017】いま、コントロールゲート電極5の幅をL
とし、多結晶シリコン膜3の厚さをDとしたとき、コン
トロールゲート電極5の両側から注入された不純物がコ
ントロールゲート電極5の真下で重なりあう条件は、図
1(C)での不純物回転斜め注入における入射角θを以
下の式(1)で表わされる臨界角θ0以上に傾斜させる
ことである。 θ0=tan-1(L/2D) ……(1) つまり、この実施例でのイオン注入の傾斜各θは、 θ≧θ0 である。
Now, let the width of the control gate electrode 5 be L
Assuming that the thickness of the polycrystalline silicon film 3 is D, the conditions under which the impurities implanted from both sides of the control gate electrode 5 overlap immediately below the control gate electrode 5 are as follows. This is to incline the incident angle θ in the injection to be equal to or more than the critical angle θ 0 represented by the following equation (1). θ 0 = tan −1 (L / 2D) (1) That is, each inclination θ of the ion implantation in this embodiment is θ ≧ θ 0 .

【0018】本発明の製造方法の第2の実施例を図3
(A)〜(C)により説明する。(A)及び(B)は図
1の実施例と同様であるが、多結晶シリコン膜3には予
め不純物、たとえばリン又は砒素が高濃度にドープされ
ている点で異なる。(C)多結晶シリコン膜3に予めド
ープされた不純物の導電型とは反対導電型の不純物、例
えばボロンをエネルギー30keV、ドーズ量1×10
15/cm2、入射角θ=10°の条件で回転イオン注入
する。
FIG. 3 shows a second embodiment of the manufacturing method of the present invention.
This will be described with reference to (A) to (C). 1A and 1B are the same as the embodiment of FIG. 1 except that the polycrystalline silicon film 3 is preliminarily doped with an impurity, for example, phosphorus or arsenic at a high concentration. (C) An impurity of a conductivity type opposite to the conductivity type of the impurity previously doped into the polycrystalline silicon film 3, for example, boron is applied at an energy of 30 keV and a dose of 1 × 10
Rotational ion implantation is performed under the conditions of 15 / cm 2 and an incident angle θ = 10 °.

【0019】このときのイオン注入の傾斜角θは浅く
(θ<θ0)、したがってチャネル長方向の左右から注
入されたイオンはコントロールゲート電極5の真下の領
域では重なり合わない。つまり、両側から注入された不
純物は、(C−1)に示されるように、不純物が注入さ
れた領域8a,8bでは予めドープしてあった不純物と
あとから注入された反対導電型の不純物とがお互いのキ
ャリアを相殺するので、電気的な不純物濃度が薄くな
る。つまり、(C−2)に示されるように、コントロー
ルゲート電極5の直下の部分で、不純物注入領域8aと
8bの中間部分8ではキャリアの相殺が起こらないの
で、その部分8の不純物濃度が両側の部分8a,8bの
不純物濃度よりも濃くなる。その後は、図1の実施例と
同様に、多結晶シリコン膜3をパターン化してフローテ
ィングゲート電極を形成してスタックゲート電極を完成
する。そのスタックゲート電極をマスクとして基板に不
純物を注入することにより、ソース・ドレイン領域を形
成する。
At this time, the inclination angle θ of the ion implantation is small (θ <θ 0 ), so that the ions implanted from the left and right in the channel length direction do not overlap in the region directly below the control gate electrode 5. That is, as shown in (C-1), the impurities implanted from both sides are the same as the impurities doped in advance and the impurities of the opposite conductivity type implanted later in the regions 8a and 8b into which the impurities are implanted. Offset each other's carriers, so that the electrical impurity concentration is reduced. That is, as shown in (C-2), in the portion immediately below the control gate electrode 5, no carrier cancellation occurs in the intermediate portion 8 between the impurity injection regions 8a and 8b. Is higher than the impurity concentration of the portions 8a and 8b. Thereafter, similarly to the embodiment of FIG. 1, the polysilicon film 3 is patterned to form a floating gate electrode, thereby completing a stacked gate electrode. Impurities are implanted into the substrate using the stack gate electrode as a mask to form source / drain regions.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明のメモリ装置では、フローティン
グゲート電極中の不純物濃度がドレイン側で薄くなって
いるので、フローティングゲート電極とドレインとの間
の静電容量を小さくすることができる。その結果、ドレ
イン電圧によりフローティングゲート電極電位が上昇す
ることは起こらず、ソースとドレインとの間に意図しな
いリーク電流が流れるといった不具合が生じにくくな
る。フローティングゲート電極中の不純物濃度がチャネ
ル長方向の中央部で濃くなっているので、コントロール
ゲート電極の電位がフローティングゲート電極を通じて
チャネルに効果的に印加される。その結果、十分な駆動
能力を確保することもできる。このように、従来その実
現が困難であった高い駆動能力と高いソース・ドレイン
間耐圧の両方を備えたスタックゲ−ト型メモリ装置を得
ることができる。本発明の製造方法は、イオン注入によ
りフローティングゲート電極の濃度分布を一度に形成す
ることができ、製造が容易である。
According to the memory device of the present invention, since the impurity concentration in the floating gate electrode is reduced on the drain side, the capacitance between the floating gate electrode and the drain can be reduced. As a result, the potential of the floating gate electrode does not increase due to the drain voltage, and the problem that an unintended leak current flows between the source and the drain hardly occurs. Since the impurity concentration in the floating gate electrode is higher at the center in the channel length direction, the potential of the control gate electrode is effectively applied to the channel through the floating gate electrode. As a result, a sufficient driving capability can be ensured. As described above, it is possible to obtain a stack-gate type memory device having both high driving capability and high source-drain withstand voltage, which were conventionally difficult to realize. According to the manufacturing method of the present invention, the concentration distribution of the floating gate electrode can be formed at a time by ion implantation, and the manufacturing is easy.

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

【図1】製造方法の第1の実施例を示す工程断面図であ
る。
FIG. 1 is a process sectional view showing a first embodiment of a manufacturing method.

【図2】同実施例におけるイオン注入過程を示す工程断
面図である。
FIG. 2 is a process sectional view showing an ion implantation process in the embodiment.

【図3】製造方法の第2の実施例を示す工程断面図と、
そのイオン注入機構を示す断面図である。
FIG. 3 is a process sectional view showing a second embodiment of the manufacturing method,
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the ion implantation mechanism.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 ゲート酸化膜 3 フローティングゲート電極用多結晶シリコン膜 4 絶縁膜 5 コントロールゲート電極用多結晶シリコン膜 6 レジストパターン 7 注入イオン 3a,8a,8b フローティングゲート電極の低濃
度部分 3b,8 フローティングゲート電極の高濃度部分 9 ソース・ドレイン領域 10 シリコン基板
Reference Signs List 2 Gate oxide film 3 Polycrystalline silicon film for floating gate electrode 4 Insulating film 5 Polycrystalline silicon film for control gate electrode 6 Resist pattern 7 Implanted ions 3a, 8a, 8b Low-concentration portion of floating gate electrode 3b, 8 High concentration part 9 Source / drain region 10 Silicon substrate

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型の半導体基板の表面領域に間
隔をおいて第2導電型のソース領域とドレイン領域が設
けられ、チャネル領域上にはゲート絶縁膜を介してフロ
ーティングゲート電極が設けられ、フローティングゲー
ト電極上に絶縁膜を介してコントロールゲート電極が設
けられているスタックゲート型不揮発性半導体メモリ装
置において、 前記フローティングゲート電極中の不純物濃度分布が、
チャネル長方向の中央部で濃く、ソース領域側とドレイ
ン領域側で薄くなっていることを特徴とする不揮発性半
導体メモリ装置。
1. A source region and a drain region of a second conductivity type are provided at intervals on a surface region of a semiconductor substrate of a first conductivity type, and a floating gate electrode is provided on a channel region via a gate insulating film. In a stack gate type nonvolatile semiconductor memory device in which a control gate electrode is provided on a floating gate electrode via an insulating film, the impurity concentration distribution in the floating gate electrode is:
A non-volatile semiconductor memory device characterized by being darker at a central portion in a channel length direction and thinner at a source region side and a drain region side.
【請求項2】 以下の工程(A)から(E)を含んでフ
ローティングゲート電極を形成することを特徴とする不
揮発性半導体メモリ装置の製造方法。 (A)半導体基板上にゲート絶縁膜を介してフローティ
ングゲート用の第1層目の多結晶シリコン膜を形成し、
その多結晶シリコン膜にはチャネル幅方向に隣接するフ
ローティングゲート間を分離する溝を設ける工程、 (B)第1層目の多結晶シリコン膜上に絶縁膜、さらに
その上にコントロールゲート電極用の第2層目の多結晶
シリコン膜を形成する工程、 (C)第2層目の多結晶シリコン膜上にコントロールゲ
ート電極形成用のレジストパターンを形成し、それをマ
スクにして第2層目の多結晶シリコン膜とその下の絶縁
膜とをパターン化してコントロールゲート電極を形成す
る工程、 (D)第1層目の多結晶シリコン膜中のコントロールゲ
ート電極の下部で、ソース側から注入された不純物とド
レイン側から注入された不純物が共存する領域が存在す
る傾斜角をもって不純物を回転斜め注入するイオン注入
工程、 (E)その後、前記レジストパターンをマスクとして第
1層目の多結晶シリコン膜をエッチングしてフローティ
ングゲート電極を形成する工程。
2. A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, comprising forming a floating gate electrode including the following steps (A) to (E). (A) forming a first-layer polycrystalline silicon film for a floating gate on a semiconductor substrate via a gate insulating film;
Providing a trench in the polycrystalline silicon film to separate floating gates adjacent in the channel width direction; (B) an insulating film on the first polycrystalline silicon film, and further thereon a control gate electrode Forming a second-layer polycrystalline silicon film; (C) forming a resist pattern for forming a control gate electrode on the second-layer polycrystalline silicon film, and using the resist pattern as a mask to form a second-layer polycrystalline silicon film; Forming a control gate electrode by patterning the polycrystalline silicon film and the insulating film thereunder; (D) a portion of the first polycrystalline silicon film below the control gate electrode and implanted from the source side An ion implantation step of rotating and obliquely implanting the impurity at an inclination angle in which a region where the impurity and the impurity implanted from the drain side coexist exists; Forming a floating gate electrode by etching the first polycrystalline silicon film using the turn as a mask.
【請求項3】 以下の工程(A)から(E)を含んでフ
ローティングゲート電極を形成することを特徴とする不
揮発性半導体メモリ装置の製造方法。 (A)半導体基板上にゲート絶縁膜を介してフローティ
ングゲート用の第1導電型不純物をドープした第1層目
の多結晶シリコン膜を形成し、その多結晶シリコン膜に
はチャネル幅方向に隣接するフローティングゲート間を
分離する溝を設ける工程、 (B)第1層目の多結晶シリコン膜上に絶縁膜、さらに
その上にコントロールゲート電極用の第2層目の多結晶
シリコン膜を形成する工程、 (C)第2層目の多結晶シリコン膜上にコントロールゲ
ート電極形成用のレジストパターンを形成し、それをマ
スクにして第2層目の多結晶シリコン膜とその下の絶縁
膜とをパターン化してコントロールゲート電極を形成す
る工程、 (D)第1層目の多結晶シリコン膜中のコントロールゲ
ート電極の下部で、ソース側から注入された不純物とド
レイン側から注入された不純物が共存する領域が存在し
ない傾斜角をもって不純物を回転斜め注入するイオン注
入工程、 (E)その後、前記レジストパターンをマスクとして第
1層目の多結晶シリコン膜をエッチングしてフローティ
ングゲート電極を形成する工程。
3. A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, comprising forming a floating gate electrode including the following steps (A) to (E). (A) A first-layer polycrystalline silicon film doped with a first conductivity type impurity for a floating gate is formed on a semiconductor substrate via a gate insulating film, and is adjacent to the polycrystalline silicon film in a channel width direction. (B) forming an insulating film on the first polycrystalline silicon film, and further forming a second polycrystalline silicon film for the control gate electrode thereon. (C) forming a resist pattern for forming a control gate electrode on the second-layer polycrystalline silicon film and using the resist pattern as a mask to form a second-layer polycrystalline silicon film and an insulating film thereunder; Forming a control gate electrode by patterning; (D) an impurity and a drain implanted from the source side below the control gate electrode in the first polycrystalline silicon film Ion implantation step of rotating and obliquely implanting impurities at an inclination angle where there is no region where impurities implanted from the substrate coexist. (E) After that, the first polycrystalline silicon film is etched by using the resist pattern as a mask and floating. Forming a gate electrode;
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7928445B2 (en) 2007-03-28 2011-04-19 Ricoh Company, Ltd. Semiconductor MOS transistor device

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