JPH1065026A - 不揮発性半導体記憶装置の製造方法 - Google Patents

不揮発性半導体記憶装置の製造方法

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JPH1065026A
JPH1065026A JP8217430A JP21743096A JPH1065026A JP H1065026 A JPH1065026 A JP H1065026A JP 8217430 A JP8217430 A JP 8217430A JP 21743096 A JP21743096 A JP 21743096A JP H1065026 A JPH1065026 A JP H1065026A
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oxide film
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Shoji Sakamura
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フローティングゲートの尖鋭部の角度設計の
自由度を増す不揮発性半導体記憶装置の製造方法を提供
する。 【解決手段】 半導体基板11上にLOCOS酸化膜を
形成し、該LOCOS酸化膜を除去して前記基板11に
段差部を形成した後、全面にゲート絶縁膜14及びポリ
シリコン膜を順次形成し、前記段差部内のポリシリコン
膜上にLOCOS酸化膜18を形成する。次に、前記L
OCOS酸化膜18をマスクにして前記ポリシリコン膜
をエッチング・除去して、前記段差部内に該段差部のス
ロープを利用して鋭角な尖鋭部19Aを有するフローテ
ィングゲート19を形成するものである。

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
憶装置の製造方法に関し、更に詳しく言えば、スプリッ
トゲート型のフラッシュメモリに蓄えられた情報の消去
特性を向上することを目的とする。
【0002】
【従来の技術】以下で、従来例に係わる不揮発性半導体
記憶装置であるスプリットゲート型フラッシュメモリの
製造方法について図面を参照しながら説明する。このス
プリットゲート型フラッシュメモリは、図16に示すよ
うにコントロールゲート7が絶縁膜6を介してフローテ
ィングゲート5の上部から側部にかけて形成されて成る
フラッシュメモリである。
【0003】これを作成するには、先ず、図13に示す
ように半導体基板1上にSiO2 膜から成るゲート絶縁
膜2とポリシリコン膜3を順次形成し、該ポリシリコン
膜3上にLOCOS酸化膜4を形成する。次に、図14
に示すようにLOCOS酸化膜4をマスクにしてポリシ
リコン膜3をエッチング・除去し、フローティングゲー
ト5を形成する。
【0004】次いで、前記絶縁膜2をフッ酸系のエッチ
ング液で等方性エッチングしてフローティングゲート直
下にのみ残存するようにエッチング・除去した後に、図
15に示すように熱酸化膜から成る絶縁膜6を形成す
る。その後、前記絶縁膜6の上にポリシリコン膜を形成
してフローティングゲート5の上部から側部にかけて残
存するようにパターニングしてコントロールゲート7を
形成し、こうして形成されたフローティングゲート5及
びコントロールゲート7をマスクにして、不純物を半導
体基板1上に注入してソース・ドレイン領域8、9を形
成する。これにより、図16に示すようなスプリットゲ
ート型フラッシュメモリが形成される。
【0005】尚、上記のスプリットゲート型フラッシュ
メモリにおいて、書き込み対象のメモリセル(以下、選
択セルと称する。)のトランジスタをONさせて、電子
をフローティングゲート5に注入することによりプログ
ラムの書き込みをしていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の不揮発性半
導体記憶装置の製造方法によると、図14に示すように
LOCOS酸化膜4をマスクにしてポリシリコン膜3を
エッチング・除去し、フローティングゲート5を形成す
ることで、フローティングゲート5の上部の角部に尖鋭
部を形成し、電界集中を発生し易くさせて、電子の消去
効率を向上させている。
【0007】しかしながら、前述した尖鋭部の角度は、
酸化時の条件で決まってしまうため、消去効率を向上さ
せるには、例えば、絶縁膜6を薄くするとか、高電圧を
かける、イオン注入量を調整する等の他のパラメータで
制御するしかなかった。従って、本発明では前記フロー
ティングゲートの尖鋭部の角度設計の自由度を増す不揮
発性半導体記憶装置の製造方法を提供することを目的と
する。
【0008】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は半導体
基板11上にLOCOS酸化膜13を形成し、該LOC
OS酸化膜13を除去して前記基板11に段差部11A
を形成した後、全面にゲート絶縁膜14及びポリシリコ
ン膜15を順次形成し、前記段差部11A内のポリシリ
コン膜15上にLOCOS酸化膜18を形成する。次
に、前記LOCOS酸化膜18をマスクにして前記ポリ
シリコン膜15をエッチング・除去して、前記段差部1
1A内に該段差部11Aのスロープを利用して鋭角な尖
鋭部19Aを有するフローティングゲート19を形成す
るものである。
【0009】また、半導体基板31上にフローティング
ゲート形成領域を挟むようにLOCOS酸化膜33を形
成し、該LOCOS酸化膜33を除去して前記フローテ
ィングゲート形成領域が他の領域より高くなるように段
差部31Aを形成した後、全面にゲート絶縁膜34及び
ポリシリコン膜35を順次形成し、少なくとも前記段差
部31A上の前記ポリシリコン膜35上にLOCOS酸
化膜38を形成する。次に、前記LOCOS酸化膜38
をマスクにして前記ポリシリコン膜35をエッチング・
除去して前記段差部31A上に該段差部31Aのスロー
プを利用して鈍角な尖鋭部39Aを有するフローティン
グゲート39を形成するものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の不揮発性半導体記
憶装置の製造方法の一実施の形態について説明する。本
発明の一実施の形態に係わる不揮発性半導体記憶装置
は、図7に示すようにコントロールゲート21が絶縁膜
20を介してフローティングゲート19の上部から側部
にかけて形成されて成ることを特徴とするスプリットゲ
ート型フラッシュメモリである。
【0011】先ず、図1に示すように半導体基板11上
に形成された開口を有するSiN膜12をマスクにして
約900℃の温度で熱酸化して、前記SiN膜12の開
口にLOCOS(Local Oxidation of Silicon)酸化膜
13を形成する。次に、前記SiN膜12及びLOCO
S酸化膜13を除去することで、図2に示すように半導
体基板11上に段差部11Aを形成する。
【0012】続いて、図3に示すようにSiO2 膜から
成るゲート絶縁膜14を約900℃のドライ酸化で形成
し、膜厚約1500Åのポリシリコン膜15を形成す
る。その後、前記ポリシリコン膜15上にSiN膜16
を堆積し、その下層に少なくとも前記段差部11Aが含
まれる領域に開口17を形成した後に、図4に示すよう
にポリシリコン膜15を約900℃の温度で熱酸化して
SiN膜16の開口17にLOCOS酸化膜18を形成
する。
【0013】次に、LOCOS酸化膜18をマスクにし
て図5に示すように例えば流量80sccmのCl2 ガ
ス、流量5sccmのO2 ガスを用いて、圧力5mTo
rr、PFパワー50W、マグネトロン250mAの条
件で残余のポリシリコン膜15をエッチングして完全に
選択除去してフローティングゲート19を形成する。こ
のとき、フローティングゲート19の角部に形成される
尖鋭部19Aの角度は、半導体基板11上に形成した段
差部11Aのスロープを利用することで、例えば従来と
同じ酸化条件でLOCOS酸化膜を形成したとしても図
16に示す従来のフローティングゲートの尖鋭部の角度
に比して、より鋭角に形成できる。例えば、段差部約3
00Å(LOCOS膜約500Å)で約5度鋭角にな
る。
【0014】次いで、フッ酸系のエッチング液を用いて
フローティングゲート19直下の領域以外に形成された
第1のゲート絶縁膜14を除去した後、全面を約950
℃の温度で熱酸化することにより、膜厚250Å程度の
熱酸化膜を形成し、図6に示すように前記絶縁膜14や
LOCOS酸化膜18と共に一体化された絶縁膜20を
形成する。
【0015】次いで、ポリシリコン膜を約1500Å程
度、WSix膜を約1500Å程度順次形成し、フロー
ティングゲート19の上部から側部にかけて残存するよ
うにパターニングしてコントロールゲート21を形成
し、フローティングゲート19及びコントロールゲート
21をマスクにして不純物を半導体基板11に注入して
ソース・ドレイン領域22、23を形成することによ
り、図7に示すようなスプリットゲート型フラッシュメ
モリが形成される。
【0016】以上説明したように、半導体基板11に形
成した段差部11Aにフローティングゲート19を形成
することで、例えば、従来と同様の酸化条件でフローテ
ィングゲート形成用のLOCOS酸化膜を形成したとし
ても、前記段差部11Aのスロープにより、更に尖鋭部
を鋭角に形成でき、鋭角にすることで、更に電界集中が
発生し易くなり、より低電圧版に対応できる。
【0017】また、本発明の他の実施の形態を図8乃至
図12に基づき説明する。先ず、図8に示すように半導
体基板31上のフローティングゲート形成領域上に形成
されたSiN膜32をマスクにして約900℃の温度で
熱酸化して、前記SiN膜32でマスクされていない領
域にLOCOS(Local Oxidation of Silicon)酸化膜
33を形成する。
【0018】次に、前記SiN膜32及びLOCOS酸
化膜33を除去することで、図9に示すように半導体基
板31上のフローティングゲート形成領域に他の領域よ
り高い段差部31Aを形成する。続いて、図10に示す
ようにSiO2 膜から成るゲート絶縁膜34を約900
℃のドライ酸化で形成し、膜厚約1500Åのポリシリ
コン膜35を形成する。その後、前記ポリシリコン膜3
5上にSiN膜36を堆積し、その下層に少なくとも前
記段差部31Aが含まれる領域に開口37を形成した後
に、図11に示すようにポリシリコン膜35を約900
℃の温度で熱酸化してSiN膜36の開口37にLOC
OS酸化膜38を形成する。
【0019】次に、LOCOS酸化膜38をマスクにし
て図12に示すように例えば流量80sccmのCl2
ガス、流量5sccmのO2 ガスを用いて、圧力5mT
orr、PFパワー50W、マグネトロン250mAの
条件で残余のポリシリコン膜35をエッチングして完全
に選択除去してフローティングゲート39を形成する。
【0020】このとき、フローティングゲート39の角
部に形成される尖鋭部39Aの角度は、半導体基板31
上に形成した段差部31Aのスロープを利用すること
で、例えば従来と同じ酸化条件でLOCOS酸化膜を形
成したとしても図16に示す従来のフローティングゲー
トの尖鋭部の角度に比して、鈍角に形成できる。例え
ば、300Åの段差で約7度鈍角になる。
【0021】以下、前述した第1の実施の形態と同様に
して、フローティングゲート39を被覆する絶縁膜を形
成し、該フローティングゲート39の上部から側部にか
けてコントロールゲートを形成し、フローティングゲー
ト39及びコントロールゲートをマスクにして不純物を
半導体基板31に注入してソース・ドレイン領域を形成
することにより、スプリットゲート型フラッシュメモリ
が形成される。
【0022】以上説明したように、他の実施の形態の不
揮発性半導体記憶装置は、半導体基板31に形成した段
差部31Aにフローティングゲート39を形成すること
で、例えば、従来と同様の酸化条件でフローティングゲ
ート形成用のLOCOS酸化膜を形成したとしても、前
記段差部31Aのスロープにより、フローティングゲー
トの尖鋭部を鈍角に形成することができる。
【0023】このように本発明では、従来、フローティ
ングゲートの尖鋭部の角度は、酸化時の条件に束縛され
ていたが、本発明を適用することで尖鋭部の角度を自由
に設定できる。
【0024】
【発明の効果】以上、本発明によれば半導体基板に形成
した段差部にフローティングゲートを形成することで、
その段差部のスロープを利用してフローティングゲート
の尖鋭部の角度を自由に設定できるため、従来のように
尖鋭部の角度が、酸化時の条件に束縛されることがな
く、本発明を適用することで尖鋭部の角度設計の自由度
が増大する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の不揮発性半導体記憶装
置の製造方法を示す第1の断面図である。
【図2】本発明の一実施の形態の不揮発性半導体記憶装
置の製造方法を示す第2の断面図である。
【図3】本発明の一実施の形態の不揮発性半導体記憶装
置の製造方法を示す第3の断面図である。
【図4】本発明の一実施の形態の不揮発性半導体記憶装
置の製造方法を示す第4の断面図である。
【図5】本発明の一実施の形態の不揮発性半導体記憶装
置の製造方法を示す第5の断面図である。
【図6】本発明の一実施の形態の不揮発性半導体記憶装
置の製造方法を示す第6の断面図である。
【図7】本発明の一実施の形態の不揮発性半導体記憶装
置の製造方法を示す第7の断面図である。
【図8】本発明の他の実施の形態の不揮発性半導体記憶
装置の製造方法を示す第1の断面図である。
【図9】本発明の他の実施の形態の不揮発性半導体記憶
装置の製造方法を示す第2の断面図である。
【図10】本発明の他の実施の形態の不揮発性半導体記
憶装置の製造方法を示す第3の断面図である。
【図11】本発明の他の実施の形態の不揮発性半導体記
憶装置の製造方法を示す第4の断面図である。
【図12】本発明の他の実施の形態の不揮発性半導体記
憶装置の製造方法を示す第5の断面図である。
【図13】従来の不揮発性半導体記憶装置の製造方法を
示す第1の断面図である。
【図14】従来の不揮発性半導体記憶装置の製造方法を
示す第2の断面図である。
【図15】従来の不揮発性半導体記憶装置の製造方法を
示す第3の断面図である。
【図16】従来の不揮発性半導体記憶装置の製造方法を
示す第4の断面図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に第1の選択酸化膜を形成
    する工程と、 前記第1の選択酸化膜を除去して前記基板に段差部を形
    成した後に全面にゲート絶縁膜及びポリシリコン膜を順
    次形成し、少なくとも前記段差部内の前記ポリシリコン
    膜上に第2の選択酸化膜を形成する工程と、 前記第2の選択酸化膜をマスクにして前記ポリシリコン
    膜をエッチング・除去してフローティングゲートを形成
    する工程と、 全面を酸化して絶縁膜を形成した後に前記フローティン
    グゲートの上部から側部にかけてコントロールゲートを
    形成する工程と、 前記フローティングゲート及びコントロールゲートをマ
    スクにして不純物を前記基板に注入してソース・ドレイ
    ン領域を形成する工程とを有することを特徴とする不揮
    発性半導体記憶装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 半導体基板上に第1の選択酸化膜を形成
    する工程と、 前記第1の選択酸化膜を除去して前記基板に段差部を形
    成した後に全面にゲート絶縁膜及びポリシリコン膜を順
    次形成し、少なくとも前記段差部内の前記ポリシリコン
    膜上に第2の選択酸化膜を形成する工程と、 前記第2の選択酸化膜をマスクにして前記ポリシリコン
    膜をエッチング・除去して、前記段差部内に該段差部の
    スロープを利用して鋭角な尖鋭部を有するフローティン
    グゲートを形成する工程と、 全面を酸化して前記フローティングゲートを被覆するよ
    うに絶縁膜を形成した後に前記フローティングゲートの
    上部から側部にかけてコントロールゲートを形成する工
    程と、 前記フローティングゲート及びコントロールゲートをマ
    スクにして不純物を前記基板に注入してソース・ドレイ
    ン領域を形成する工程とを有することを特徴とする不揮
    発性半導体記憶装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 半導体基板上にある領域を挟むように第
    1の選択酸化膜を形成する工程と、 前記第1の選択酸化膜を除去して前記領域が他の領域よ
    り高くなるように段差部を形成し全面にゲート絶縁膜及
    びポリシリコン膜を順次形成した後に少なくとも前記段
    差部上の前記ポリシリコン膜上に第2の選択酸化膜を形
    成する工程と、 前記第2の選択酸化膜をマスクにして前記ポリシリコン
    膜をエッチング・除去してフローティングゲートを形成
    する工程と、 全面を酸化して絶縁膜を形成した後に前記フローティン
    グゲートの上部から側部にかけてコントロールゲートを
    形成する工程と、 前記フローティングゲート及びコントロールゲートをマ
    スクにして不純物を前記基板に注入してソース・ドレイ
    ン領域を形成する工程とを有することを特徴とする不揮
    発性半導体記憶装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 半導体基板上にフローティングゲート形
    成領域を挟むように第1の選択酸化膜を形成する工程
    と、 前記第1の選択酸化膜を除去して前記フローティングゲ
    ート形成領域が他の領域より高くなるように段差部を形
    成した後に全面にゲート絶縁膜及びポリシリコン膜を順
    次形成し、少なくとも前記段差部上の前記ポリシリコン
    膜上に第2の選択酸化膜を形成する工程と、 前記第2の選択酸化膜をマスクにして前記ポリシリコン
    膜をエッチング・除去して前記段差部上に該段差部のス
    ロープを利用して鈍角な尖鋭部を有するフローティング
    ゲートを形成する工程と、 全面を酸化して絶縁膜を形成した後に前記フローティン
    グゲートの上部から側部にかけてコントロールゲートを
    形成する工程と、 前記フローティングゲート及びコントロールゲートをマ
    スクにして不純物を前記基板に注入してソース・ドレイ
    ン領域を形成する工程とを有することを特徴とする不揮
    発性半導体記憶装置の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040049874A (ko) * 2002-12-05 2004-06-14 아남반도체 주식회사 플래쉬 메모리 및 그 제조방법
KR100497195B1 (ko) * 2003-01-30 2005-06-23 동부아남반도체 주식회사 플래쉬 메모리 및 그 제조방법
KR100676598B1 (ko) 2005-04-01 2007-01-30 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 제조 방법

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