JPH1065028A - Nonvolatile semiconductor memory device and its manufacturing method - Google Patents

Nonvolatile semiconductor memory device and its manufacturing method

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JPH1065028A
JPH1065028A JP8221998A JP22199896A JPH1065028A JP H1065028 A JPH1065028 A JP H1065028A JP 8221998 A JP8221998 A JP 8221998A JP 22199896 A JP22199896 A JP 22199896A JP H1065028 A JPH1065028 A JP H1065028A
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JP
Japan
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gate
floating gate
insulating film
semiconductor substrate
memory device
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JP8221998A
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Japanese (ja)
Inventor
Noriharu Matsui
法晴 松井
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonvolatile semiconductor memory device with low power consumption and improved reliability, in which the bias applied in writing or erasing of data is not so high, and a manufacturing method of the memory device. SOLUTION: A nonvolatile semiconductor memory device comprises a memory cell having source and drain regions 19 formed in a semiconductor substrate 11, a first gate insulating film 13 formed on the semiconductor substrate 11 between the source and drain regions 19, a floating gate 14 as an electric-charge storing layer formed on the first gate insulating film 13, a second gate insulating film 15 formed on the floating gate 14, and a control gate 16 formed on the second gate insulating film 15. In this case, a length w2 in a gate length direction of a gate bird's beak 20b formed in the interface among the second gate insulating film 15, the floating gate 14 and the control gate 16 is equal to or shorter than a length w1 in the gate length direction of a gate bird's beak 20a formed in the interface between the first gate insulating film 13 and the floating gate 14.

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】本発明は不揮発性半導体記憶
装置とその製造方法に関し、特に電気的にデータの書き
込み及び消去が可能な不揮発性半導体記憶装置とその製
造方法に関する。
The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a nonvolatile semiconductor memory device capable of electrically writing and erasing data and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】不揮発性半導体記憶装置は、電源を切っ
てもデータが消えない等の利点があるため、近年大幅に
需要が増大している。電気的に一括消去可能な不揮発性
半導体記憶装置であるフラッシュメモリは、2トランジ
スタ型のバイト型不揮発性半導体記憶装置と異なり、1
トランジスタでメモリセルを構成することができる。こ
の結果、メモリセルを小さくすることが可能となり、大
容量の磁気ディスクの代替用途等が期待されている。
2. Description of the Related Art Demand for a nonvolatile semiconductor memory device has been greatly increased in recent years because it has an advantage that data is not erased even when power is turned off. A flash memory, which is a nonvolatile semiconductor memory device that can be electrically erased in a batch, is different from a byte type nonvolatile semiconductor memory device of a two-transistor type in that the
A memory cell can be formed using a transistor. As a result, it is possible to reduce the size of the memory cell, and it is expected that a magnetic disk having a large capacity will be used as a substitute.

【0003】こうしたフラッシュメモリの中でも、特に
高集積化に有利なものとしてNAND型EEPROMが
知られている。これは、次のような構造を有する。すな
わち、複数のメモリセルを例えばカラム方向に並べ、こ
れらのセルのうちの互いに隣り合うセル同士のソースと
ドレインを順次直列に接続する。このような接続によ
り、複数のメモリセルが直列接続された単位セル群(N
ANDセル)を構成し、こうした単位セル群を一単位と
してビット線に接続する。
Among such flash memories, a NAND type EEPROM is known as being particularly advantageous for high integration. It has the following structure. That is, a plurality of memory cells are arranged, for example, in the column direction, and the sources and drains of adjacent cells among these cells are sequentially connected in series. With such a connection, a unit cell group (N
AND cells), and these unit cell groups are connected to bit lines as one unit.

【0004】一方メモリセルは、通常電荷蓄積層となる
浮遊ゲートと制御ゲートとが積層された積層ゲート構造
を有する。メモリセルは、p型基板またはn型基板に形
成されたp型ウェル内にマトリックス状に集積形成され
る。NANDセルのドレイン側は、選択ゲートを介して
ビット線に接続される。NANDセルのソース側は、選
択ゲートを介してソース線(基準電位配線)に接続され
る。各メモリセルの制御ゲートは、ロウ方向に配設され
たワード線に接続されている。
[0004] On the other hand, a memory cell has a stacked gate structure in which a floating gate, which normally serves as a charge storage layer, and a control gate are stacked. The memory cells are integrally formed in a matrix in a p-type well formed in a p-type substrate or an n-type substrate. The drain side of the NAND cell is connected to a bit line via a select gate. The source side of the NAND cell is connected to a source line (reference potential wiring) via a selection gate. The control gate of each memory cell is connected to a word line arranged in the row direction.

【0005】またこのNANDセルへのデータの書込み
は、例えばまず消去動作によってNANDセル内のすべ
てのメモリセルについてトランジスタのしきい値が負に
された後、ビット線から最も離れた位置のメモリセルか
ら順次行なわれる。具体的には、選択されたメモリセル
の制御ゲートに高電圧を印加し、それよりビット線側に
あるメモリセルの制御ゲート及び選択ゲートには中間電
位を印加したうえで、ビット線に書込みデータに応じて
0Vまたは中間電位を与える。
In writing data to the NAND cell, for example, after all transistors in the NAND cell have their transistor thresholds made negative by an erasing operation, the memory cell located farthest from the bit line is first set. Are performed sequentially. Specifically, a high voltage is applied to the control gate of the selected memory cell, an intermediate potential is applied to the control gate and select gate of the memory cell on the bit line side, and then the write data is applied to the bit line. 0 V or an intermediate potential according to.

【0006】すなわちここでビット線に0Vが与えられ
ると、ソース及びドレイン領域間のチャネル領域で発生
した電子がFNトンネル現象で浮遊ゲートに注入され
る。この結果、選択されたメモリセルのトランジスタの
しきい値が正方向にシフトし、“0”のデータが書込ま
れる。逆にビット線に中間電位が与えられたときは、浮
遊ゲートに電子が注入されることはなくトランジスタの
しきい値は負のままで、選択されたメモリセルはデータ
“1”の状態をとる。
That is, when 0 V is applied to the bit line, electrons generated in the channel region between the source and drain regions are injected into the floating gate by the FN tunnel phenomenon. As a result, the threshold value of the transistor of the selected memory cell shifts in the positive direction, and data “0” is written. Conversely, when an intermediate potential is applied to the bit line, electrons are not injected into the floating gate, the threshold value of the transistor remains negative, and the selected memory cell assumes the state of data "1". .

【0007】さらに、こうして書込まれたデータの消去
に当っては、例えばすべての制御ゲート及び選択ゲート
を0Vとし、ビット線及びソース線を浮遊状態としたう
えで、メモリセルがn型基板に形成されたp型ウェル内
に形成されている場合、p型ウェル及びn型基板に高電
圧を印加する。これにより、すべてのメモリセルにおい
て浮遊ゲート中の電子がFNトンネル現象でp型ウェル
に抜き取られ、メモリセルのトランジスタのしきい値が
負方向にシフトする。すなわち、データの消去はすべて
のメモリセルに対して同時に行なわれる。
Further, in erasing the data thus written, for example, all the control gates and select gates are set to 0 V, the bit lines and the source lines are floated, and the memory cells are placed on the n-type substrate. When formed in the formed p-type well, a high voltage is applied to the p-type well and the n-type substrate. As a result, electrons in the floating gate of all the memory cells are extracted to the p-type well by the FN tunnel phenomenon, and the threshold value of the transistor of the memory cell shifts in the negative direction. That is, data is erased simultaneously for all memory cells.

【0008】一般にNANDセルにおいては、上述した
ようなデータの書込み及び消去の際に、電子が浮遊ゲー
トに充分に注入あるいは抜き取られるためには、制御ゲ
ートまたはp型ウェル及びn型基板に高電圧を印加した
とき、浮遊ゲートと基板との間にも実効的に高い電界が
供給される必要がある。ここで、この浮遊ゲートと基板
との間の電界の大きさは、制御ゲートと浮遊ゲートとの
間の絶縁膜による容量と、浮遊ゲートと基板との間の絶
縁膜による容量の比、すなわちカップリング比によって
決定される。
In general, in a NAND cell, a high voltage is applied to a control gate or a p-type well and an n-type substrate in order to allow electrons to be sufficiently injected or extracted from a floating gate during data writing and erasing as described above. , It is necessary to supply an effectively high electric field between the floating gate and the substrate. Here, the magnitude of the electric field between the floating gate and the substrate is determined by the ratio of the capacitance of the insulating film between the control gate and the floating gate to the capacitance of the insulating film between the floating gate and the substrate, that is, the cup. It is determined by the ring ratio.

【0009】具体的には、書込み時では制御ゲートに印
加した電圧にこのカップリング比を乗じた値、消去時で
は基板に印加した電圧にカップリング比を乗じた値が浮
遊ゲートと基板との間に印加される電圧となる。従っ
て、例えば0.65のカップリング比を有し、浮遊ゲー
トと基板との間の絶縁膜が膜厚0.01μmのシリコン
酸化膜からなるNANDセルにおいて、電子がFNトン
ネル現象で浮遊ゲートに十分に注入あるいは抜き取られ
るためには、制御ゲートまたはp型ウェル及びn型基板
に20Vの高バイアスを印加し、浮遊ゲートと基板との
間の絶縁膜に約13MV/cmの電界を供給することが
必要となる。なお、こうしたカップリング比と書込みあ
るいは消去動作時におけるバイアスとの関係は、基板ホ
ットエレクトロンを利用してデータの書込みを行なうN
OR型のメモリセル等についても全く同様である。
Specifically, a value obtained by multiplying the voltage applied to the control gate by this coupling ratio at the time of writing, and a value obtained by multiplying the voltage applied to the substrate by the coupling ratio at the time of erasing are the difference between the floating gate and the substrate. This is the voltage applied between them. Therefore, in a NAND cell having a coupling ratio of, for example, 0.65 and an insulating film between the floating gate and the substrate made of a silicon oxide film having a thickness of 0.01 μm, electrons are sufficiently supplied to the floating gate by the FN tunnel phenomenon. In order to be implanted or extracted, a high bias of 20 V is applied to the control gate or the p-type well and the n-type substrate, and an electric field of about 13 MV / cm is supplied to the insulating film between the floating gate and the substrate. Required. The relationship between the coupling ratio and the bias at the time of the write or erase operation is determined by the data write operation using substrate hot electrons.
The same is true for OR-type memory cells and the like.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな浮遊ゲートと制御ゲートの積層ゲート構造を有する
不揮発性半導体記憶装置においては、浮遊ゲートに蓄積
された電荷の半導体基板側へのリークがしばしば問題と
なる。すなわち、浮遊ゲートをエッチング等で単に加工
形成したのでは、浮遊ゲートの両端が電界集中の生じや
すい鋭角状となる傾向があり、結果として浮遊ゲートに
蓄積されていた電荷がこの部分から半導体基板へとリー
クすることがある。従って、メモリセルのトランジスタ
のしきい値が変動し、ひいてはメモリセルに書込まれた
データを読み出す際の誤動作や記憶時におけるデータの
反転等を招くことになり、半導体記憶装置の信頼性が著
しく低下してしまう。
In a nonvolatile semiconductor memory device having a stacked gate structure of a floating gate and a control gate as described above, the charge accumulated in the floating gate often leaks to the semiconductor substrate side. It becomes a problem. That is, if the floating gate is simply formed by etching or the like, both ends of the floating gate tend to have an acute angle where electric field concentration tends to occur, and as a result, the charges accumulated in the floating gate are transferred from this portion to the semiconductor substrate. And may leak. Therefore, the threshold value of the transistor of the memory cell fluctuates, which may cause a malfunction when reading data written in the memory cell, inversion of data at the time of storage, and the like, and the reliability of the semiconductor memory device is remarkably increased. Will drop.

【0011】これに対し、浮遊ゲートと制御ゲートの積
層ゲート構造について後酸化により浮遊ゲートの主面の
酸化を進行させ、浮遊ゲートと半導体基板との間の領域
でゲートバーズビークを形成すれば、浮遊ゲートの両端
での電界集中が抑えられ、結果的に蓄積電荷の半導体基
板へのリークを防止して半導体記憶装置の信頼性を向上
させることができる。ここで、こうして得られた半導体
記憶装置における積層ゲート構造の縦断面図を図19に
示す。
On the other hand, if the main surface of the floating gate is oxidized by post-oxidation in the stacked gate structure of the floating gate and the control gate to form a gate bird's beak in a region between the floating gate and the semiconductor substrate, Electric field concentration at both ends of the floating gate is suppressed, and as a result, leakage of accumulated charges to the semiconductor substrate can be prevented, and the reliability of the semiconductor memory device can be improved. Here, FIG. 19 shows a longitudinal sectional view of the stacked gate structure in the semiconductor memory device thus obtained.

【0012】図示される通りこのような半導体記憶装置
は、p型シリコン半導体基板等の半導体基板41上に、
シリコン酸化膜等からなる第1のゲート絶縁膜42及び
第2のゲート絶縁膜44を介して、ポリシリコンを主体
とする浮遊ゲート43及び制御ゲート45が順次積層さ
れた積層ゲート構造を有している。また半導体基板41
においては、こうしたゲートの両側でn+ 型拡散層から
なるソース及びドレイン領域46がそれぞれ形成されて
おり、これらの全面を覆って後酸化膜47が半導体基板
41上に形成されている。さらに図中の47aが、浮遊
ゲート43と半導体基板41との間の領域で形成された
ゲートバーズビークであり、このようなゲートバーズビ
ーク47aが形成されることで浮遊ゲート43の両端の
形状が鈍り、電荷が蓄積された際等の電界集中が回避さ
れ得る。
As shown, such a semiconductor memory device is provided on a semiconductor substrate 41 such as a p-type silicon semiconductor substrate.
It has a stacked gate structure in which a floating gate 43 mainly composed of polysilicon and a control gate 45 are sequentially stacked via a first gate insulating film 42 and a second gate insulating film 44 made of a silicon oxide film or the like. I have. Also, the semiconductor substrate 41
In FIG. 7, source and drain regions 46 each composed of an n + type diffusion layer are formed on both sides of such a gate, and a post-oxide film 47 is formed on the semiconductor substrate 41 so as to cover the entire surface thereof. 47a in the figure is a gate bird's beak formed in a region between the floating gate 43 and the semiconductor substrate 41. By forming such a gate bird's beak 47a, both ends of the floating gate 43 are shaped. Dulling and electric field concentration such as when electric charges are accumulated can be avoided.

【0013】しかしながら、上述したように浮遊ゲート
43と半導体基板41との間の領域でゲートバーズビー
ク47aの形成を試みると、同時に浮遊ゲート43と制
御ゲート45との間の領域において、浮遊ゲート43と
半導体基板41との間の領域以上にゲートバーズビーク
47bが形成されるという不具合が生じる。すなわち図
19に示されるような積層ゲート構造では、第2のゲー
ト絶縁膜44の膜厚が第1のゲート絶縁膜42よりも厚
いこと等に起因して、一般に浮遊ゲート43と制御ゲー
ト45との間の領域で酸化がより進みやすい。然るに、
浮遊ゲート43と制御ゲート45との間の領域に形成さ
れるゲートバーズビーク47bの長さが長くなると、浮
遊ゲート43及び制御ゲート45間に介在する絶縁膜の
実効的な厚さが増大するとともにその実効面積が小さく
なり、容量が低減する。従って、第2のゲート絶縁膜4
4による容量と第1のゲート絶縁膜42による容量の比
であるカップリング比の値が減少し、NANDセル等へ
のデータの書込み及び消去の際に必要な印加電圧が上昇
してしまう。
However, as described above, when an attempt is made to form the gate bird's beak 47a in the region between the floating gate 43 and the semiconductor substrate 41, the floating gate 43 is simultaneously formed in the region between the floating gate 43 and the control gate 45. That the gate bird's beak 47b is formed in a region larger than the region between the semiconductor substrate 41 and the semiconductor substrate 41. That is, in the stacked gate structure as shown in FIG. 19, the floating gate 43 and the control gate 45 are generally connected to each other because the thickness of the second gate insulating film 44 is larger than that of the first gate insulating film. Oxidation proceeds more easily in the region between the two. Anyway,
When the length of the gate bird's beak 47b formed in the region between the floating gate 43 and the control gate 45 increases, the effective thickness of the insulating film interposed between the floating gate 43 and the control gate 45 increases. The effective area is reduced, and the capacitance is reduced. Therefore, the second gate insulating film 4
The value of the coupling ratio, which is the ratio of the capacitance of the capacitor 4 and the capacitance of the first gate insulating film 42, decreases, and the applied voltage required for writing and erasing data in NAND cells and the like increases.

【0014】上述したように、浮遊ゲートと制御ゲート
の積層ゲート構造を有する不揮発性半導体記憶装置にお
いては、浮遊ゲートと半導体基板との間の領域でゲート
バーズビークを形成して浮遊ゲートに蓄積された電荷の
半導体基板へのリークを防止し、ひいては半導体記憶装
置の信頼性を高めることがこれまでに試みられている
が、この場合メモリセルへデータを書込みまたは消去す
るうえで必要な印加電圧が上昇し、結果的に周辺回路等
で高耐圧トランジスタの設計が不可欠となり、さらいは
消費電力の増大をも招くという問題があった。本発明は
こうした問題を解決して、データの書込みあるいは消去
の際に印加するバイアスがさほど高くなく、低消費電力
でしかも信頼性の向上した不揮発性半導体記憶装置及び
その製造方法を提供することを目的としている。
As described above, in a nonvolatile semiconductor memory device having a stacked gate structure of a floating gate and a control gate, a gate bird's beak is formed in a region between the floating gate and the semiconductor substrate and stored in the floating gate. Attempts have been made to prevent the leakage of the accumulated charges to the semiconductor substrate and thereby to increase the reliability of the semiconductor memory device. In this case, however, the applied voltage required for writing or erasing data in the memory cell is reduced. As a result, there is a problem that the design of a high breakdown voltage transistor is indispensable for peripheral circuits and the like, and furthermore, the power consumption is increased. The present invention has been made to solve the above problems, and to provide a nonvolatile semiconductor memory device in which a bias applied when writing or erasing data is not so high, low power consumption and improved reliability, and a method of manufacturing the same. The purpose is.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、半導体基板内に形成されたソース及びドレイ
ン領域と、これらソース及びドレイン領域間で前記半導
体基板上に形成された第1のゲート絶縁膜と、この第1
のゲート絶縁膜上に形成された電荷蓄積層となる浮遊ゲ
ートと、この浮遊ゲート上に形成された第2のゲート絶
縁膜と、この第2のゲート絶縁膜上に形成された制御ゲ
ートとからなるメモリセルを備えてなり、前記第2のゲ
ート絶縁膜と浮遊ゲート及び制御ゲートとの界面に形成
されたゲートバーズビークのゲート長方向の長さが、前
記第1のゲート絶縁膜と浮遊ゲートとの界面に形成され
たゲートバーズビークのゲート長方向の長さ以下である
不揮発性半導体記憶装置を提供する。さらに本発明はま
た、半導体基板内に形成された第1のソース及びドレイ
ン領域と、これら第1のソース及びドレイン領域間で前
記半導体基板上に形成された第1のゲート絶縁膜と、こ
の第1のゲート絶縁膜上に形成された電荷蓄積層となる
浮遊ゲートと、この浮遊ゲート上に形成された第2のゲ
ート絶縁膜と、この第2のゲート絶縁膜上に形成された
制御ゲートとからなるメモリセル;及び前記半導体基板
内に形成された第2のソース及びドレイン領域と、これ
ら第2のソース及びドレイン領域間で前記半導体基板上
に形成された第3のゲート絶縁膜と、この第3のゲート
絶縁膜上に形成されたゲート電極とからなる周辺回路の
一部を成すMOSトランジスタを備えてなり、前記第2
のゲート絶縁膜と浮遊ゲート及び制御ゲートとの界面に
形成されたゲートバーズビークのゲート長方向の長さ
が、前記第1のゲート絶縁膜と浮遊ゲートとの界面に形
成されたゲートバーズビークのゲート長方向の長さ以下
であり、かつ前記第3のゲート絶縁膜とゲート電極との
界面に形成されたゲートバーズビークのゲート長方向の
長さ以下である不揮発性半導体記憶装置を提供する。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a source and a drain region formed in a semiconductor substrate; and a first region formed on the semiconductor substrate between the source and the drain region. A gate insulating film and the first
A floating gate serving as a charge storage layer formed on the gate insulating film, a second gate insulating film formed on the floating gate, and a control gate formed on the second gate insulating film. And a gate bird's beak formed at the interface between the second gate insulating film and the floating gate and the control gate, wherein the length in the gate length direction is equal to the first gate insulating film and the floating gate. The length of the gate bird's beak formed at the interface with the gate length in the gate length direction or less. Further, the present invention also provides a first source and drain region formed in a semiconductor substrate, a first gate insulating film formed on the semiconductor substrate between the first source and drain regions, A floating gate serving as a charge storage layer formed on the first gate insulating film, a second gate insulating film formed on the floating gate, and a control gate formed on the second gate insulating film. And a second source and drain region formed in the semiconductor substrate; a third gate insulating film formed on the semiconductor substrate between the second source and drain regions; A MOS transistor forming a part of a peripheral circuit comprising a gate electrode formed on a third gate insulating film;
The length of the gate bird's beak formed at the interface between the gate insulating film and the floating gate and the control gate in the gate length direction is the length of the gate bird's beak formed at the interface between the first gate insulating film and the floating gate. Provided is a nonvolatile semiconductor memory device having a length not more than a length in a gate length direction and not more than a length in a gate length direction of a gate bird's beak formed at an interface between the third gate insulating film and the gate electrode.

【0016】すなわち本発明の不揮発性半導体記憶装置
は、第2のゲート絶縁膜の上面及び下面に形成されるゲ
ートバーズビークの長さを抑制した点が特徴的である。
なお本発明においては、前記第2のゲート絶縁膜がシリ
コン酸化膜単層からなるものであってもよいし、シリコ
ン酸化膜、シリコン窒化膜及びシリコン酸化膜の積層
膜、所謂ONO(Oxide-Nitride-Oxide )積層膜であっ
てもよい。
That is, the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention is characterized in that the length of the gate bird's beak formed on the upper and lower surfaces of the second gate insulating film is suppressed.
In the present invention, the second gate insulating film may be formed of a single layer of a silicon oxide film, or a stacked film of a silicon oxide film, a silicon nitride film and a silicon oxide film, that is, a so-called ONO (Oxide-Nitride). -Oxide) It may be a laminated film.

【0017】ここで、上述したような本発明の不揮発性
半導体記憶装置は、さらに所望により前記浮遊ゲートの
酸化レートが下層側で高く、上層側で低いことを特徴と
するものであり、これに加えて前記制御ゲートの酸化レ
ートが浮遊ゲートの下層側の酸化レートよりも低いこと
をさらなる特徴とする。このためには例えば、前記浮遊
ゲートを不純物濃度が浮遊ゲートの下層側で高く、上層
側で低いポリシリコンで形成すればよく、また制御ゲー
トについて前記浮遊ゲートの上層側と同等に低い不純物
濃度を有するポリシリコンで形成すればよい。
Here, the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention as described above is characterized in that the oxidation rate of the floating gate is higher in the lower layer and lower in the upper layer, if desired. In addition, the oxidation rate of the control gate is lower than the oxidation rate of the lower layer of the floating gate. For this purpose, for example, the floating gate may be formed of polysilicon having a high impurity concentration below the floating gate and a low impurity concentration on the upper layer, and the control gate may have an impurity concentration as low as that of the upper layer of the floating gate. What is necessary is just to form with the polysilicon which has.

【0018】すなわち、半導体基板内に形成されたソー
ス及びドレイン領域と、これらソース及びドレイン領域
間で前記半導体基板上に形成された第1のゲート絶縁膜
と、この第1のゲート絶縁膜上に形成された電荷蓄積層
となる浮遊ゲートと、この浮遊ゲート上に形成された第
2のゲート絶縁膜と、この第2のゲート絶縁膜上に形成
された制御ゲートとからなるメモリセルを備えてなる不
揮発性半導体記憶装置であって、前記浮遊ゲートが不純
物のドープされたポリシリコンからなり、不純物濃度が
浮遊ゲートの下層側で高く、上層側で低いことを特徴と
する不揮発性半導体記憶装置であり、さらには前記制御
ゲートが不純物のドープされたポリシリコンからなり、
その不純物濃度が浮遊ゲートの下層側よりも低いことを
特徴とする不揮発性半導体記憶装置である。具体的には
前記浮遊ゲートの下層側の不純物濃度が、P等通常用い
られる不純物種のドープ限界(Solid Solubility)を越
えない範囲で高濃度である5×1020〜1×1021cm
-3程度、上層側の不純物濃度及び前記制御ゲートの不純
物濃度はポリシリコンが充分に低抵抗化される1×10
20〜4×1020cm-3程度に設定されることが好まし
い。
That is, source and drain regions formed in a semiconductor substrate, a first gate insulating film formed on the semiconductor substrate between the source and drain regions, and a first gate insulating film formed on the first gate insulating film. A memory cell including a formed floating gate serving as a charge storage layer, a second gate insulating film formed on the floating gate, and a control gate formed on the second gate insulating film; The floating gate is made of doped polysilicon, and the impurity concentration is higher on the lower side of the floating gate and lower on the upper side. And the control gate is made of doped polysilicon.
A nonvolatile semiconductor memory device characterized in that the impurity concentration is lower than the lower layer side of the floating gate. Specifically, the impurity concentration on the lower layer side of the floating gate is a high concentration of 5 × 10 20 to 1 × 10 21 cm as long as it does not exceed the doping limit (Solid Solubility) of commonly used impurity species such as P.
-3 , the impurity concentration of the upper layer and the impurity concentration of the control gate are 1 × 10
It is preferably set to about 20 to 4 × 10 20 cm −3 .

【0019】さらに本発明の不揮発性半導体記憶装置
が、半導体基板上で多数のメモリセルがマトリックス状
に集積形成されてなるものである場合は、各メモリセル
について上述したようなゲートバーズビークのゲート長
方向の長さを揃えることが好ましい。このためには、前
記第1のゲート絶縁膜と浮遊ゲートとの界面に形成され
たゲートバーズビークのゲート長方向の長さをw1 、前
記第2のゲート絶縁膜と浮遊ゲート及び制御ゲートとの
界面に形成されたゲートバーズビークのゲート長方向の
長さをw2 、前記浮遊ゲート及び制御ゲートのゲート長
をwとしたとき、メモリセル毎の(w−2w2 )/(w
−2w1 )の値のばらつきを全メモリセルを通じて±5
%の範囲内に抑えることが望まれる。なお、ここでの
(w−2w1)、(w−2w2 )はそれぞれ、第1のゲ
ート絶縁膜側における浮遊ゲートのゲートバーズビーク
部分を除いたゲート長、及び第2のゲート絶縁膜側にお
ける浮遊ゲート及び制御ゲートのゲートバーズビーク部
分を除いたゲート長に相当する。
Further, in the case where the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention is formed by integrating a large number of memory cells in a matrix on a semiconductor substrate, the gate bird's beak gate described above is applied to each memory cell. It is preferable to make the lengths in the long direction uniform. To this end, the length of the gate bird's beak formed at the interface between the first gate insulating film and the floating gate in the gate length direction is w 1 , and the second gate insulating film, the floating gate, and the control gate are Assuming that the length of the gate bird's beak formed at the interface of the gate length direction is w 2 and the gate lengths of the floating gate and the control gate are w, (w−2w 2 ) / (w
−2w 1 ) ± 5 throughout all memory cells.
% Is desired. Here, (w−2w 1 ) and (w−2w 2 ) represent the gate length of the floating gate on the first gate insulating film side excluding the gate bird's beak portion and the side of the second gate insulating film, respectively. Of the floating gate and the control gate in FIG.

【0020】また本発明の不揮発性半導体記憶装置の製
造方法は、半導体基板上に第1の絶縁層、第1の導電
層、第2の絶縁層及び第2の導電層を順次積層する工程
と、前記第2の導電層、第2の絶縁層及び第1の導電層
をパターニングして制御ゲート及び浮遊ゲートを得る工
程と、前記制御ゲート及び浮遊ゲートの設けられた半導
体基板面上に酸化膜薄層を形成する工程と、前記制御ゲ
ート及び浮遊ゲートをマスクとして半導体基板内に不純
物をドープしソース及びドレイン領域を得る工程と、前
記不純物のドープ後前記酸化膜薄層上に耐酸化性材料を
堆積させる工程と、得られた耐酸化性膜をエッチバック
して前記制御ゲート及び浮遊ゲートの側面に選択的に耐
酸化性膜を残留させる工程と、前記耐酸化性膜のエッチ
バック後に前記浮遊ゲートの酸化を進行させる工程とを
具備するものである。すなわち、このような製造方法に
よれば浮遊ゲートの酸化がその下面側で優先的に進行す
るので、上述した通り第2のゲート絶縁膜の上面及び下
面に形成されるゲートバーズビークの長さを抑制したこ
とを特徴とする本発明の不揮発性半導体記憶装置を、容
易に得ることが可能となる。なおここで、制御ゲート及
び浮遊ゲートの側面に残留させた耐酸化性膜は、浮遊ゲ
ートの酸化後には除去しても構わない。
Further, the method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention comprises the steps of sequentially laminating a first insulating layer, a first conductive layer, a second insulating layer, and a second conductive layer on a semiconductor substrate. Patterning the second conductive layer, the second insulating layer, and the first conductive layer to obtain a control gate and a floating gate; and forming an oxide film on a semiconductor substrate surface provided with the control gate and the floating gate. Forming a thin layer, doping an impurity in a semiconductor substrate using the control gate and the floating gate as a mask to obtain source and drain regions, and oxidizing a material on the oxide thin layer after doping the impurity. Depositing, and etching back the obtained oxidation-resistant film to selectively leave the oxidation-resistant film on the side surface of the control gate and the floating gate; and after etching back the oxidation-resistant film, Floating Those comprising the step of advancing the oxidation of over bets. That is, according to such a manufacturing method, since the oxidation of the floating gate proceeds preferentially on the lower surface side, the length of the gate bird's beak formed on the upper and lower surfaces of the second gate insulating film is reduced as described above. It is possible to easily obtain the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, which is characterized by being suppressed. Here, the oxidation-resistant film left on the side surfaces of the control gate and the floating gate may be removed after the oxidation of the floating gate.

【0021】一方本発明の不揮発性半導体記憶装置は、
半導体基板上に第1の絶縁層、第1の導電層、第2の絶
縁層及び第2の導電層を順次積層する工程と、前記第2
の導電層、第2の絶縁層及び第1の導電層をパターニン
グして制御ゲート及び浮遊ゲートを得る工程と、前記制
御ゲート及び浮遊ゲートの設けられた半導体基板面上に
酸化膜を形成するとともに前記浮遊ゲートの主面の酸化
を進行させる工程とを具備する不揮発性半導体記憶装置
の製造方法において、前記浮遊ゲートの酸化レートを下
層側で高く上層側で低く設定することでも製造され得
る。さらにこの場合、第2のゲート絶縁膜の上面及び下
面のいずれについてもゲートバーズビークの長さを抑制
するためには、前記制御ゲートの酸化レートが浮遊ゲー
トの下層側の酸化レートよりも低く設定されていること
が好ましい。
On the other hand, the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention
Sequentially stacking a first insulating layer, a first conductive layer, a second insulating layer, and a second conductive layer on a semiconductor substrate;
Forming a control gate and a floating gate by patterning the conductive layer, the second insulating layer, and the first conductive layer, and forming an oxide film on a semiconductor substrate surface provided with the control gate and the floating gate. In the method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, the method further includes a step of promoting the oxidation of the main surface of the floating gate. The method can also be performed by setting the oxidation rate of the floating gate higher on the lower layer side and lower on the upper layer side. Further, in this case, in order to suppress the length of the gate bird's beak on both the upper surface and the lower surface of the second gate insulating film, the oxidation rate of the control gate is set lower than the oxidation rate of the lower layer of the floating gate. It is preferred that

【0022】すなわち本発明では、こうした製造方法に
おいても浮遊ゲートの酸化がその下面側で優先的に進行
し、ひいては第2のゲート絶縁膜の上面及び下面でのゲ
ートバーズビークの形成が有効に抑えられる。また、こ
れに引き続き前記制御ゲート及び浮遊ゲートをマスクと
して半導体基板内に不純物をドープすればソース及びド
レイン領域を容易に得ることもでき、結果的に上述した
ような製造方法と同様、第2のゲート絶縁膜の上面及び
下面に形成されるゲートバーズビークの長さを抑制した
ことを特徴とする本発明の不揮発性半導体記憶装置が製
造される。
That is, in the present invention, even in such a manufacturing method, the oxidation of the floating gate proceeds preferentially on the lower surface side, and the formation of gate bird's beaks on the upper and lower surfaces of the second gate insulating film is effectively suppressed. Can be Subsequently, if the control gate and the floating gate are used as masks and the semiconductor substrate is doped with impurities, the source and drain regions can be easily obtained. As a result, the second method can be performed similarly to the above-described manufacturing method. The non-volatile semiconductor memory device according to the present invention, wherein the length of the gate bird's beak formed on the upper surface and the lower surface of the gate insulating film is reduced.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳述する。まず図1(a)、(b)に、本発明
の不揮発性半導体記憶装置をNAND型EEPROMに
適用した場合について、一つのNANDセルの平面図及
び回路図を示す。また、図2はこのようなNANDセル
における図1(a)のA−A´線断面図、図3はNAN
D型EEPROMのメモリセルの回路図である。図示さ
れる通り、ここでは8個のメモリセルM1 〜M8 が直列
に接続されて一つのNANDセルを構成している。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. First, FIGS. 1A and 1B show a plan view and a circuit diagram of one NAND cell when a nonvolatile semiconductor memory device of the present invention is applied to a NAND type EEPROM. FIG. 2 is a sectional view of such a NAND cell taken along the line AA ′ of FIG. 1A, and FIG.
FIG. 2 is a circuit diagram of a memory cell of a D-type EEPROM. As shown, here it constitutes the eight memory cells M 1 ~M 8 are connected in series one NAND cell.

【0024】すなわち各メモリセルにおいては、p型シ
リコン半導体基板11上に電荷蓄積層となる浮遊ゲート
14(141 ,142 ,…,148 )と制御ゲート16
(161 ,162 ,…,168 )とが積層された積層ゲ
ート構造を有している。また各n型拡散層19は、隣接
する二つのメモリセルの一方ではソースとして、他方で
はドレインとして共用され、これにより各メモリセルが
直列に接続されることになる。
That is, in each memory cell, the floating gate 14 (14 1 , 14 2 ,..., 14 8 ) serving as a charge storage layer and the control gate 16 are formed on the p-type silicon semiconductor substrate 11.
(16 1 , 16 2 ,..., 16 8 ). Further, each n-type diffusion layer 19 is commonly used as a source on one side and a drain on the other side of two adjacent memory cells, whereby each memory cell is connected in series.

【0025】一方NANDセルのドレイン側とソース側
には、それぞれメモリセルの浮遊ゲート14、制御ゲー
ト16と同じプロセスによって形成された選択ゲート1
9,169 及び1410,1610が設けられている。な
お、選択ゲート149 ,169 及び1410,1610は、
ともに図示されない所望部分で1層目と2層目とが導通
接続されている。また、こうして素子形成されたp型シ
リコン半導体基板11の上方は、層間絶縁膜17により
覆われている。この層間絶縁膜17の上にビット線18
が配設されており、ビット線18はNANDセルの一端
のドレイン側n型拡散層19にコンタクトさせられてい
る。
On the other hand, the select gate 1 formed by the same process as the floating gate 14 and the control gate 16 of the memory cell are provided on the drain side and the source side of the NAND cell, respectively.
4 9, 16 9 and 14 10, 16 10 are provided. The selection gate 14 9, 16 9 and 14 10, 16 10,
Both are electrically connected between the first layer and the second layer at desired portions not shown. The upper part of the p-type silicon semiconductor substrate 11 on which the element is formed is covered with the interlayer insulating film 17. The bit line 18 is formed on the interlayer insulating film 17.
The bit line 18 is in contact with the drain-side n-type diffusion layer 19 at one end of the NAND cell.

【0026】さらに、行方向に並ぶ複数のNANDセル
の同一行の制御ゲート14は、共通に接続され、行方向
に走る制御ゲート線CG1 ,CG2 ,…,CG8 として
配設されており、これら制御ゲート線はいわゆるワード
線となっている。また、選択ゲート149 ,169 及び
1410,1610も、それぞれ行方向に走る選択ゲート線
SG1 ,SG2 として配設されている。
Further, the control gates 14 in the same row of a plurality of NAND cells arranged in the row direction are connected in common and arranged as control gate lines CG 1 , CG 2 ,..., CG 8 running in the row direction. These control gate lines are so-called word lines. Also, select gate 14 9, 16 9 and 14 10, 16 10, it is arranged as the selection gate lines SG 1, SG 2, each running in the row direction.

【0027】また、上述したようなNANDセルにおけ
る一つの積層ゲート構造の縦断面図を図4に示す。図示
される通り、シリコン酸化膜からなる第1のゲート絶縁
膜13並びにシリコン酸化膜151 、シリコン窒化膜1
2 及びシリコン酸化膜153 の積層膜(ONO積層
膜)からなる第2のゲート絶縁膜15を介して、ポリシ
リコンを主体とする浮遊ゲート14及び制御ゲート16
が順次積層されて、半導体基板11上に積層ゲート構造
が形成されている。さらにこうして形成された積層ゲー
ト構造は、全面が後酸化膜20で覆われる。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of one stacked gate structure in the NAND cell as described above. As shown, the first gate insulating film 13 made of a silicon oxide film, the silicon oxide film 15 1 , the silicon nitride film 1
5 2 and through the silicon oxide film 15 3 of the multilayer film a second gate insulating film 15 made of (ONO layered film), a floating gate mainly comprising polysilicon 14 and the control gate 16
Are sequentially laminated to form a laminated gate structure on the semiconductor substrate 11. Further, the entire surface of the stacked gate structure thus formed is covered with the post-oxide film 20.

【0028】このとき本発明の不揮発性半導体記憶装置
では、図4に示される積層ゲート構造の縦断面におい
て、第2のゲート絶縁膜15と浮遊ゲート14及び制御
ゲート16との界面でのゲートバーズビーク20bの長
さw2 が、第1のゲート絶縁膜13と浮遊ゲート14と
の界面でのゲートバーズビーク20aの長さw1 以下に
抑えられる。すなわち、浮遊ゲート14と制御ゲート1
6との間の領域については、ゲートバーズビーク20b
の形成が抑制されている一方で、浮遊ゲート14と半導
体基板11との間の領域には、充分にゲートバーズビー
ク20aが形成されている。従って、上述したようなカ
ップリング比の減少に起因するデータの書込みあるいは
消去時における印加電圧の著しい上昇を招くことなく、
浮遊ゲート14の両端での電界集中を回避し、浮遊ゲー
ト14に蓄積した電荷の半導体基板11へのリークを有
効に防止し得る。
At this time, in the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, the gate birds at the interface between the second gate insulating film 15 and the floating gate 14 and the control gate 16 in the vertical section of the stacked gate structure shown in FIG. beaks 20b length w 2, is suppressed to less than the length w 1 of the gate bird's beak 20a at the interface between the first gate insulating film 13 and the floating gate 14. That is, the floating gate 14 and the control gate 1
In the area between 6 and 6, the gate birds beak 20b
Is suppressed, while a gate bird's beak 20a is sufficiently formed in a region between the floating gate 14 and the semiconductor substrate 11. Therefore, the applied voltage at the time of writing or erasing data due to the decrease in the coupling ratio as described above does not significantly increase,
Electric field concentration at both ends of the floating gate 14 can be avoided, and leakage of charges accumulated in the floating gate 14 to the semiconductor substrate 11 can be effectively prevented.

【0029】ここで図5は、ゲートバーズビーク20
a、20bの長さと書込み電圧との関係を示す特性図で
ある。ただし図中の横軸は、図4に示される通り第1の
ゲート絶縁膜13と対向する浮遊ゲート14のゲートバ
ーズビーク20a部分を除いたゲート長をL1 (=w−
2w1 )、第2のゲート絶縁膜15と対向する浮遊ゲー
ト14及び制御ゲート16のゲートバーズビーク20b
部分を除いたゲート長をL2 (=w−2w2 )としたと
き、L2 に対するL1 の比の値L2 /L1 を表す。また
図中の縦軸の書込み電圧Vppは、制御ゲート16に対し
一定時間(80μ秒)バイアスを印加してメモリセルの
トランジスタのしきい値を所定量だけシフトさせる(−
2V→2V)ために必要な電圧値で定めている。図5に
示されるように本発明では、L2 /L1 ≧1の範囲、換
言すればゲートバーズビーク20aの長さw1 とゲート
バーズビーク20bの長さw2 との関係がw2 ≦w1
で、ゲートバーズビーク20bの長さw2 がゲートバー
ズビーク20aの長さw1 以下に抑えられたとき、書込
み電圧Vppが18V以下に低減されていることが判る。
FIG. 5 shows the gate bird's beak 20.
FIG. 9 is a characteristic diagram illustrating a relationship between the lengths of a and 20b and a write voltage. However, the horizontal axis in the drawing indicates the gate length of the floating gate 14 facing the first gate insulating film 13 excluding the gate bird's beak 20a as shown in FIG. 4 by L 1 (= w−
2w 1 ), gate bird's beak 20 b of the floating gate 14 and the control gate 16 facing the second gate insulating film 15
When the gate length excluding the portion was L 2 (= w-2w 2 ), it represents the value L 2 / L 1 ratio of L 1 with respect to L 2. The write voltage V pp of the vertical axis in the figure, to the control gate 16 is shifted by a predetermined amount threshold of the transistor for a predetermined time (80 [mu] sec) memory cells by applying a bias (-
(2V → 2V). In the present invention, as shown in FIG. 5, L 2 / L 1 ≧ 1 range, the relationship between the length w 2 of length w 1 and the gate bird's beak 20b of gate bird's beak 20a in other words w 2 ≦ w 1
In, when the length of the gate bird's beak 20b w 2 is suppressed to less than the length w 1 of the gate bird's beak 20a, it can be seen that the write voltage V pp is reduced to 18V or less.

【0030】なお本発明においては、全メモリセルを通
じてこのL2 /L1 の値のばらつきを±5%以内に抑え
ることが望まれる。これはL2 /L1 の値のばらつきが
5%を越えると、メモリセル毎でデータの書込まれやす
さ及び消去されやすさの差が大きく、ひいては全メモリ
セルについて、トランジスタのしきい値の分布を収束さ
せるためのベリファイ動作が煩雑化する傾向があること
による。
In the present invention, it is desired that the variation in the value of L 2 / L 1 be kept within ± 5% throughout all the memory cells. This is because when the variation in the value of L 2 / L 1 exceeds 5%, the difference between the easiness of writing and erasing data for each memory cell is large, and thus the threshold voltage of the transistor for all memory cells. This is because the verify operation for converging the distribution tends to be complicated.

【0031】さらに本発明では、図4に示した積層ゲー
ト構造と同一の半導体基板11内に設けられ、例えばN
ANDセルに対する周辺回路の一部を成すMOSトラン
ジスタのゲート絶縁膜についても、積層ゲート構造側に
おける第1のゲート絶縁膜13と浮遊ゲート14との界
面と同程度にゲートバーズビークを形成することが好ま
しい。ここで図6は、このようなゲートバーズビークが
形成されたMOSトランジスタを積層ゲート構造と併せ
て示す縦断面図である。
Further, according to the present invention, the semiconductor device is provided in the same semiconductor substrate 11 as the stacked gate structure shown in FIG.
Also for the gate insulating film of the MOS transistor forming a part of the peripheral circuit for the AND cell, it is possible to form a gate bird's beak to the same extent as the interface between the first gate insulating film 13 and the floating gate 14 on the side of the stacked gate structure. preferable. FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a MOS transistor having such a gate bird's beak together with a stacked gate structure.

【0032】すなわち、NANDセル等における浮遊ゲ
ート14への電子の注入あるいは抜き取りの際には、通
常制御ゲート16や半導体基板11等に高電圧を印加す
る必要がある。従って、特定の周辺回路に対しても必然
的に高電圧での動作を伴うため、こうした周辺回路の一
部を成すMOSトランジスタについて、特にドレイン領
域のジャンクション耐圧を高めることが望まれる。
That is, when injecting or extracting electrons from or to the floating gate 14 in a NAND cell or the like, it is usually necessary to apply a high voltage to the control gate 16 or the semiconductor substrate 11 or the like. Accordingly, since a specific peripheral circuit inevitably operates at a high voltage, it is desired to increase the junction withstand voltage of a MOS transistor forming a part of such a peripheral circuit, particularly in a drain region.

【0033】そこで図6では、積層ゲート構造と同一の
半導体基板11内に設けられたMOSトランジスタにお
いて、第3のゲート絶縁膜23とゲート電極24との界
面でゲートバーズビーク20cが形成されている。ここ
で図6中のゲートバーズビーク20cの長さw3 は、好
ましくは積層ゲート構造側のゲートバーズビーク20a
の長さw1 と同程度、あるいはそれ以上に設定される。
この結果、第3のゲート絶縁膜23の実効的な厚さが増
大するので、MOSトランジスタのドレイン側のn型拡
散層19でも、実用上充分なジャンクション耐圧を確保
することが可能となる。また、本発明でこうしたゲート
バーズビーク20cを形成するには、ゲートバーズビー
ク20aと同一のプロセスで形成する方法が最も簡便で
あるが、特にこれに限定されるものでもない。
In FIG. 6, a gate bird's beak 20c is formed at the interface between the third gate insulating film 23 and the gate electrode 24 in the MOS transistor provided in the same semiconductor substrate 11 as the stacked gate structure. . Here, the length w 3 of the gate bird's beak 20c in FIG. 6 is preferably the gate bird's beak 20a on the side of the stacked gate structure.
Is set to be approximately the same as or greater than the length w 1 .
As a result, the effective thickness of the third gate insulating film 23 increases, so that a practically sufficient junction breakdown voltage can be secured even in the n-type diffusion layer 19 on the drain side of the MOS transistor. In addition, the method of forming the gate bird's beak 20c in the present invention is the simplest method in which the gate bird's beak 20a is formed by the same process as the gate bird's beak 20a, but is not particularly limited thereto.

【0034】なお以上は、本発明の不揮発性半導体記憶
装置をNAND型EEPROMに適用した場合である
が、本発明はこれに限らずNOR型、DINOR型、A
ND型等積層ゲート構造を有する不揮発性半導体記憶装
置に広く応用可能である。次に、これらNOR型、DI
NOR型、AND型のメモリセルの回路図を図7乃至図
10に示し説明する。
The above is a case where the non-volatile semiconductor memory device of the present invention is applied to a NAND type EEPROM. However, the present invention is not limited to this, but is applied to a NOR type, a DINOR type, and an A type.
The present invention can be widely applied to a nonvolatile semiconductor memory device having a stacked gate structure such as an ND type. Next, these NOR type, DI
Circuit diagrams of NOR-type and AND-type memory cells will be described with reference to FIGS.

【0035】図7は、NOR型EEPROMのメモリセ
ルの回路図で、(a)は選択ゲートが無いものの回路
図、(b)は選択ゲートが有るものの回路図である。図
7(a)に示されるようにNOR型EEPROMにおい
ては、ビット線BL及びビット線BLと直交するソース
線VSの間に一つのメモリセルが直列に接続される。あ
るいは図7(b)に示す通り、ビット線BL及びビット
線BLと直交するソース線VSの間にビット線側選択ゲ
ートと一つのメモリセルとが直列に接続される。
FIGS. 7A and 7B are circuit diagrams of a memory cell of a NOR type EEPROM. FIG. 7A is a circuit diagram without a selection gate, and FIG. 7B is a circuit diagram with a selection gate. As shown in FIG. 7A, in a NOR type EEPROM, one memory cell is connected in series between a bit line BL and a source line VS orthogonal to the bit line BL. Alternatively, as shown in FIG. 7B, a bit line side selection gate and one memory cell are connected in series between the bit line BL and a source line VS orthogonal to the bit line BL.

【0036】図8(a)、(b)は、いずれもグランド
アレイ型と呼ばれる他のNOR型EEPROMのメモリ
セルの回路図で、(b)は特に交互グランドアレイ型の
回路図である。図示される通りグランドアレイ型のNO
R型EEPROMでは、ビット線BL及びビット線BL
と並行するソース線VSの間に一つのメモリセルが直列
に接続される。なお図8(a)では、ビット線BLとソ
ース線VSとがそれぞれ固定であるが、図8(b)に示
される交互グランドアレイ型については、ビット線BL
とソース線VSとがそれぞれ切り換え可能とされてい
る。
FIGS. 8A and 8B are circuit diagrams of memory cells of another NOR type EEPROM called a ground array type, and FIG. 8B is a circuit diagram of an alternate ground array type. Ground array type NO as shown
In an R-type EEPROM, bit lines BL and bit lines BL
One memory cell is connected in series between the source lines VS in parallel with. In FIG. 8A, the bit line BL and the source line VS are fixed, but in the alternate ground array type shown in FIG.
And the source line VS can be switched.

【0037】また図9は、DINOR型EEPROMの
メモリセルの回路図である。図9に示される通りDIN
OR型EEPROMにおいては、一つのサブビット線S
BLと複数のソース線VSとの間にメモリセルが並列に
接続され、サブビット線SBLはビット線側選択ゲート
を介してビット線BLに接続される。
FIG. 9 is a circuit diagram of a memory cell of a DINOR type EEPROM. DIN as shown in FIG.
In an OR type EEPROM, one sub-bit line S
A memory cell is connected in parallel between BL and the plurality of source lines VS, and the sub-bit line SBL is connected to the bit line BL via a bit-line-side selection gate.

【0038】さらに図10は、AND型EEPROMの
メモリセルの回路図である。図示されるようにAND型
EEPROMでは、ビット線BLとソース線VSとの間
にビット線側選択ゲートと互いに並列接続されたメモリ
セル群とソース線側選択ゲートとが直列に接続される。
FIG. 10 is a circuit diagram of a memory cell of the AND type EEPROM. As shown, in the AND type EEPROM, a bit line side select gate, a memory cell group connected in parallel with each other, and a source line side select gate are connected in series between a bit line BL and a source line VS.

【0039】次に、本発明の不揮発性半導体記憶装置の
製造方法について詳述する。図11乃至図14は、本発
明の不揮発性半導体記憶装置の第1の製造方法の工程を
示す縦断面図である。なお図中、50は上述したような
積層ゲート構造を有する多数のメモリセルがマトリック
ス状に集積形成されるメモリセル領域、51はこうした
メモリセルに対する周辺回路が形成される周辺回路領域
を示す。
Next, a method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention will be described in detail. 11 to 14 are vertical sectional views showing steps of a first method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention. In the drawing, reference numeral 50 denotes a memory cell region in which a large number of memory cells having the above-described stacked gate structure are integrated and formed in a matrix, and reference numeral 51 denotes a peripheral circuit region in which a peripheral circuit for such a memory cell is formed.

【0040】第1の製造方法では、まずp型シリコン半
導体基板11の素子分離領域に、必要に応じてp型の不
純物を注入した後例えば選択酸化法でフィールド酸化膜
(図示せず)を形成する。次いで半導体基板11全面
に、第1のゲート絶縁膜13等となる熱酸化膜を形成
し、この上に第1のポリシリコン層を堆積させる。ただ
しここでの第1のポリシリコン層は、例えばPOCl3
を用いてPを1×1020〜4×1020cm-3程度ドープ
することで低抵抗化する。
In the first manufacturing method, first, a p-type impurity is implanted into the element isolation region of the p-type silicon semiconductor substrate 11 as necessary, and then a field oxide film (not shown) is formed by, for example, a selective oxidation method. I do. Next, a thermal oxide film serving as the first gate insulating film 13 and the like is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 11, and a first polysilicon layer is deposited thereon. However, the first polysilicon layer here is, for example, POCl 3
Is used to dope P by about 1 × 10 20 to 4 × 10 20 cm −3 to lower the resistance.

【0041】さらに、CVD法等でシリコン酸化膜15
1 及びシリコン窒化膜152 を順次積層した後、フォト
リソグラフィー技術によりこの上に形成した所望のレジ
ストパターンをエッチングマスクとして選択蝕刻する。
ここで、シリコン窒化膜152 、シリコン酸化膜151
とともに第1のポリシリコン層がエッチングマスク開口
部においてエッチング除去され、素子分離領域を成すフ
ィールド酸化膜の上面及び周辺回路領域51に相当する
半導体基板11の熱酸化膜表面が露出される。
Further, the silicon oxide film 15 is formed by a CVD method or the like.
1 and were sequentially laminated silicon nitride film 15 2, selects etching the desired resist pattern formed on the by photolithography as an etch mask.
Here, the silicon nitride film 15 2 and the silicon oxide film 15 1
At the same time, the first polysilicon layer is etched away in the etching mask opening, and the upper surface of the field oxide film forming the element isolation region and the surface of the thermal oxide film of the semiconductor substrate 11 corresponding to the peripheral circuit region 51 are exposed.

【0042】続いてレジストパターンを除去してから、
熱酸化法あるいはCVD法等でシリコン酸化膜153
シリコン窒化膜152 上及び露出した半導体基板11面
上等に形成する。このとき、先にパターニングされた第
1のポリシリコン層の側面についても同様にシリコン酸
化膜153 が形成される。
Subsequently, after removing the resist pattern,
Thermal oxidation method or CVD method, a silicon oxide film 15 3 silicon nitride film 15 2 and on the exposed semiconductor substrate 11 surface Choice formed by. At this time, the first silicon Similarly, the side surface of the polysilicon layer oxide film 15 3 patterned above is formed.

【0043】次いで半導体基板11上に、第1のポリシ
リコン層の場合と同様にP等が1×1020〜4×1020
cm-3程度ドープされた第2のポリシリコン層を堆積さ
せた後、フォトリソグラフィー技術によりこの上に形成
した所望のレジストパターンをエッチングマスクとして
選択蝕刻する。ここでは、第2のポリシリコン層、シリ
コン酸化膜153 、シリコン窒化膜152 、シリコン酸
化膜151 及び第1のポリシリコン層がメモリセル領域
50でエッチング加工され、積層ゲート構造における浮
遊ゲート14、第2のゲート絶縁膜15及び制御ゲート
16が得られる。またこうして、図2に示されるような
ドレイン側とソース側の選択ゲート(図示せず)につい
ても併せて形成される。
Next, on the semiconductor substrate 11, P etc. is set to 1 × 10 20 to 4 × 10 20 as in the case of the first polysilicon layer.
After depositing a second polysilicon layer doped at about cm -3 , selective etching is performed by photolithography using a desired resist pattern formed thereon as an etching mask. Here, the second polysilicon layer, a silicon oxide film 15 3, the silicon nitride film 15 2, the silicon oxide film 15 1 and the first polysilicon layer is etched in the memory cell region 50, the floating gate in the stacked gate structure 14, a second gate insulating film 15 and a control gate 16 are obtained. In this manner, the drain side and source side select gates (not shown) as shown in FIG. 2 are also formed.

【0044】次にレジストパターンを除去してから、全
く同様に所望のレジストパターンを形成した後これをエ
ッチングマスクとして周辺回路領域51で第2のポリシ
リコン層をエッチング加工し、周辺回路の一部を成すM
OSトランジスタのゲート電極24を得る。こうして図
11に示される通り、半導体基板11上のメモリセル領
域50で浮遊ゲート14と制御ゲート16とが積層され
た積層ゲート構造のアレイが、また周辺回路領域51で
はMOSトランジスタのゲート電極24が形成される。
Next, after removing the resist pattern, a desired resist pattern is formed in exactly the same manner, and using this as an etching mask, the second polysilicon layer is etched in the peripheral circuit region 51 to form a part of the peripheral circuit. Forming M
The gate electrode 24 of the OS transistor is obtained. In this manner, as shown in FIG. 11, in the memory cell region 50 on the semiconductor substrate 11, an array having a stacked gate structure in which the floating gate 14 and the control gate 16 are stacked, and in the peripheral circuit region 51, the gate electrode 24 of the MOS transistor is formed. It is formed.

【0045】次いで図12に示されるように、熱酸化法
等で半導体基板11全面に酸化膜薄層21を形成する。
このとき、本発明の不揮発性半導体記憶装置の第1の製
造方法においては、浮遊ゲート14と制御ゲート16と
の間の領域及び浮遊ゲート14やゲート電極24と半導
体基板11との間の領域で、ゲートバーズビークの形成
が顕著とならないよう酸化条件を制御することが重要で
ある。具体的には、半導体基板11の主面上における酸
化膜厚が10〜30nm、好ましくは20nm程度とな
るまで酸化を行なえばよい。何となればここでの酸化が
不充分だと、後工程のソース及びドレイン領域形成時に
イオン注入等による半導体基板11のダメージが大きく
なりやすく、逆に酸化が余りに過大であると、浮遊ゲー
ト14と制御ゲート16との間の領域及び浮遊ゲート1
4やゲート電極24と半導体基板11との間の領域で、
ゲートバーズビークの形成が極度に進行してしまう傾向
がある。
Next, as shown in FIG. 12, a thin oxide film layer 21 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 11 by a thermal oxidation method or the like.
At this time, in the first method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, the region between the floating gate 14 and the control gate 16 and the region between the floating gate 14 and the gate electrode 24 and the semiconductor substrate 11 are formed. It is important to control the oxidation conditions so that the formation of the gate bird's beak is not remarkable. Specifically, the oxidation may be performed until the oxide film thickness on the main surface of the semiconductor substrate 11 becomes 10 to 30 nm, preferably about 20 nm. If the oxidation here is insufficient, damage to the semiconductor substrate 11 due to ion implantation or the like during the formation of source and drain regions in a later step is likely to be large. Conversely, if the oxidation is too large, the floating gate 14 Region between control gate 16 and floating gate 1
4 or in a region between the gate electrode 24 and the semiconductor substrate 11,
The formation of the gate bird's beak tends to proceed extremely.

【0046】続いて、メモリセル領域50では制御ゲー
ト16及び浮遊ゲート14を、また周辺回路領域51で
はゲート電極24をそれぞれマスクとして、イオン注入
法等で半導体基板11内にP、As等のn型不純物をド
ープし、メモリセルのトランジスタあるいは周辺回路の
一部を成すMOSトランジスタのソース及びドレイン領
域となるn型拡散層19を設ける。次いで、半導体基板
11全面に亘って形成されている酸化膜薄層21上にシ
リコン窒化物等の耐酸化性材料を50〜150nm程度
堆積した後、異方性エッチング技術を利用してエッチバ
ックし、図13に示されるように制御ゲート16及び浮
遊ゲート14の側面並びにゲート電極24の側面に、選
択的に耐酸化性膜25を残留させる。なおここで、耐酸
化性材料の堆積量を50〜150nmとしたのは、50
nm未満だとこの後浮遊ゲート14と制御ゲート16と
の間の領域でのゲートバーズビーク20bの形成を充分
に抑えることが難しく、150nmを越えると上述した
ようなエッチバック時にその直下の酸化膜薄層21でエ
ッチングを止めることが困難となり、ひいてはメモリセ
ルのトランジスタあるいは周辺回路の一部を成すMOS
トランジスタにおいてソース及びドレイン領域がエッチ
ングされてしまい、トランジスタの性能低下を招くおそ
れがあることによる。
Subsequently, using the control gate 16 and the floating gate 14 in the memory cell region 50 and the gate electrode 24 in the peripheral circuit region 51 as masks, n, such as P, As, etc. are formed in the semiconductor substrate 11 by ion implantation or the like. An n-type diffusion layer 19, which is doped with a type impurity and is a source and a drain region of a MOS transistor forming a part of a memory cell transistor or a peripheral circuit, is provided. Next, an oxidation resistant material such as silicon nitride is deposited on the oxide thin film layer 21 formed over the entire surface of the semiconductor substrate 11 to a thickness of about 50 to 150 nm, and then etched back using an anisotropic etching technique. As shown in FIG. 13, the oxidation resistant film 25 is selectively left on the side surfaces of the control gate 16 and the floating gate 14 and the side surface of the gate electrode 24. Here, the reason why the deposition amount of the oxidation-resistant material is set to 50 to 150 nm is that 50 to 150 nm.
If it is less than 150 nm, it is difficult to sufficiently suppress the formation of the gate bird's beak 20 b in the region between the floating gate 14 and the control gate 16. If it exceeds 150 nm, the oxide film immediately below it during the etch back as described above. It becomes difficult to stop the etching at the thin layer 21 and, consequently, the MOS forming the transistor of the memory cell or part of the peripheral circuit
This is because the source and drain regions of the transistor are etched, which may cause a decrease in transistor performance.

【0047】次に図14に示される通り、熱酸化法等で
浮遊ゲート14及びゲート電極24の酸化を進行させ、
ゲートバーズビーク20a、20b、20cを形成す
る。このとき、浮遊ゲート14やゲート電極24と半導
体基板11との間の領域では、耐酸化性膜25直下の酸
化膜部分12aを通じて酸素が供給されるのに対し、浮
遊ゲート14と制御ゲート16との間の領域について
は、耐酸化性膜25が酸素の供給をほぼ完全に遮断する
ので、浮遊ゲート14の酸化はその下面側で優先的に進
行する。従って、第2のゲート絶縁膜15と浮遊ゲート
14及び制御ゲート16との界面でのゲートバーズビー
ク20bの形成を抑制しながら、第1のゲート絶縁膜1
3と浮遊ゲート14との界面や第3のゲート絶縁膜23
とゲート電極24との界面で、ゲートバーズビーク20
a、20cを有効に形成することができる。
Next, as shown in FIG. 14, oxidation of the floating gate 14 and the gate electrode 24 is advanced by a thermal oxidation method or the like.
Gate bird's beaks 20a, 20b, 20c are formed. At this time, in the region between the floating gate 14 or the gate electrode 24 and the semiconductor substrate 11, oxygen is supplied through the oxide film portion 12a immediately below the oxidation-resistant film 25, whereas the floating gate 14 and the control gate 16 Since the oxidation-resistant film 25 almost completely shuts off the supply of oxygen, the oxidation of the floating gate 14 proceeds preferentially on the lower surface side. Therefore, the formation of the gate bird's beak 20b at the interface between the second gate insulating film 15 and the floating gate 14 and the control gate 16 is suppressed while the first gate insulating film 1 is formed.
3 and the floating gate 14 and the third gate insulating film 23.
The gate bird's beak 20
a, 20c can be effectively formed.

【0048】このゲートバーズビーク20a、20b、
20cの形成の際、耐酸化性材料がエッチング除去され
ている積層ゲート構造及びゲート電極24上や半導体基
板11表面では、膜厚の厚い後酸化膜20が生成する。
なおここでの酸化条件は、半導体基板11表面での酸化
膜厚が上述したような酸化膜薄層21よりもさらに10
〜30nm、好ましくは20nm程度厚膜化される程度
に制御されることが好ましい。すなわちここでの酸化が
不充分だと、第1のゲート絶縁膜13と浮遊ゲート14
との界面や第3のゲート絶縁膜23とゲート電極24と
の界面でゲートバーズビーク20a、20cが充分には
形成され難く、逆に酸化を過度に進行させると、メモリ
セル毎にゲートバーズビーク20aのゲート長方向の長
さのばらつきが大きくなってしまう。
The gate bird's beaks 20a, 20b,
In forming the layer 20c, a thick post-oxide film 20 is formed on the gate electrode 24 and the surface of the semiconductor substrate 11 where the oxidation-resistant material has been removed by etching.
Note that the oxidation conditions here are such that the oxide film thickness on the surface of the semiconductor substrate 11 is 10 times more than that of the oxide film thin layer 21 as described above.
It is preferable to control the thickness to about 30 nm, preferably about 20 nm. That is, if the oxidation here is insufficient, the first gate insulating film 13 and the floating gate 14
Gate bird's beaks 20a and 20c are hardly formed sufficiently at the interface between the gate electrode and the third gate insulating film 23 and the gate electrode 24. Conversely, if the oxidation is excessively advanced, the gate bird's beak will be generated every memory cell. The variation in the length of 20a in the gate length direction becomes large.

【0049】次いで特に図示しないが、半導体基板11
全面にCVD法等でシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜
を堆積し、得られた層間絶縁膜に特定のn型拡散層19
とのコンタクト用のコンタクト孔を開口した後、このコ
ンタクト孔を通じてn型拡散層19と電気的に接続され
るビット線等の配線を形成する。こうして、例えば図1
及び図2に示したようなNANDセルを備えた不揮発性
半導体装置が製造される。
Next, although not particularly shown, the semiconductor substrate 11
An interlayer insulating film made of a silicon oxide film is deposited on the entire surface by a CVD method or the like, and a specific n-type diffusion layer 19 is formed on the obtained interlayer insulating film.
After opening a contact hole for contact with the n-type diffusion layer 19, a wiring such as a bit line electrically connected to the n-type diffusion layer 19 is formed through the contact hole. Thus, for example, FIG.
In addition, a nonvolatile semiconductor device including the NAND cell as shown in FIG. 2 is manufactured.

【0050】また、上述したような本発明の不揮発性半
導体記憶装置の第1の製造方法では、図14において浮
遊ゲート14及びゲート電極24の酸化を進行させ、ゲ
ートバーズビーク20a、20b、20cを形成した後
は、制御ゲート16及び浮遊ゲート14の側面並びにゲ
ート電極24の側面の耐酸化性膜25を除去することが
望ましい。何となれば耐酸化性膜25を残存させると、
メモリセルにおけるデータリテンションの低下を招く傾
向があり、かつ周辺回路側で例えばLDD構造のMOS
トランジスタを形成したときに、ホットキャリアのトラ
ップに起因するトランジスタの性能劣化が問題となる。
さらに、特に比較的厚い耐酸化性膜25が形成されてい
る場合は、耐酸化性膜25が除去されないと層間絶縁膜
を堆積する際にメモリセル間のスペースが狭く、ここで
空孔が生じるおそれもある。なお本発明において、この
耐酸化性膜25を除去する方法は特に限定されるもので
はなく、例えばシリコン窒化物からなる耐酸化性膜25
に対しては、ホットリン酸(H3 PO4 )によるウエッ
トエッチング技術を利用すればよい。
In the first method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention as described above, the oxidation of the floating gate 14 and the gate electrode 24 in FIG. 14 is advanced, and the gate bird's beaks 20a, 20b, 20c are formed. After the formation, it is desirable to remove the oxidation-resistant film 25 on the side surfaces of the control gate 16 and the floating gate 14 and the side surfaces of the gate electrode 24. If the oxidation resistant film 25 is left,
There is a tendency that the data retention in the memory cell is reduced, and the peripheral circuit side has, for example, a MOS transistor having an LDD structure.
When a transistor is formed, performance degradation of the transistor due to hot carrier traps becomes a problem.
Further, particularly when the relatively thick oxidation-resistant film 25 is formed, if the oxidation-resistant film 25 is not removed, the space between the memory cells is narrow when depositing the interlayer insulating film, and a hole is generated here. There is also a risk. In the present invention, the method of removing the oxidation-resistant film 25 is not particularly limited, and for example, the oxidation-resistant film 25 made of silicon nitride is removed.
, A wet etching technique using hot phosphoric acid (H 3 PO 4 ) may be used.

【0051】さらに図15乃至図18は、本発明の不揮
発性半導体記憶装置の第2の製造方法の工程を示す縦断
面図である。この第2の製造方法においては、まず上述
したような第1の製造方法と同様にして、p型シリコン
半導体基板11の素子分離領域に、必要に応じてp型の
不純物を注入した後例えば選択酸化法でフィールド酸化
膜(図示せず)を形成する。次いで図15に示される通
り、半導体基板11全面に熱酸化膜30を形成しこの上
に第1のポリシリコン層31を堆積させる。
FIGS. 15 to 18 are vertical sectional views showing steps of a second method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention. In the second manufacturing method, first, as in the first manufacturing method described above, a p-type impurity is implanted into the element isolation region of the p-type silicon semiconductor substrate 11 as necessary, and then, for example, a selection is performed. A field oxide film (not shown) is formed by an oxidation method. Next, as shown in FIG. 15, a thermal oxide film 30 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 11, and a first polysilicon layer 31 is deposited thereon.

【0052】ただしここでは、第1のポリシリコン層3
1へP等をドープするに当り、下層31a側と上層31
b側とでそのドープ量が異なるように制御する。具体的
には、下層31a側の不純物濃度が5×1020〜1×1
21cm-3程度、上層31b側の不純物濃度が1×10
20〜4×1020cm-3程度に設定される。なお図15に
おいては、第1のポリシリコン層31における不純物濃
度がステップ状に変化しているが、第1のポリシリコン
層31の下面近傍の不純物濃度が5×1020〜1×10
21cm-3程度、上面近傍の不純物濃度が1×1020〜4
×1020cm-3程度に制御されるのであれば、第1のポ
リシリコン層31内で不純物濃度を連続的に変化させて
もよい。
However, here, the first polysilicon layer 3
1 is doped with P or the like, the lower layer 31a side and the upper layer 31
The doping amount is controlled so as to be different from that on the b side. Specifically, the impurity concentration on the lower layer 31a side is 5 × 10 20 to 1 × 1.
0 21 cm -3 and the impurity concentration on the upper layer 31b side is 1 × 10
It is set to about 20 to 4 × 10 20 cm −3 . In FIG. 15, although the impurity concentration in the first polysilicon layer 31 changes stepwise, the impurity concentration near the lower surface of the first polysilicon layer 31 is 5 × 10 20 to 1 × 10
About 21 cm -3 , impurity concentration near the upper surface is 1 × 10 20 -4
If it is controlled to be about × 10 20 cm −3 , the impurity concentration in the first polysilicon layer 31 may be continuously changed.

【0053】さらに、CVD法等でシリコン酸化膜15
1 及びシリコン窒化膜152 を順次積層した後、フォト
リソグラフィー技術によりこの上に形成した所望のレジ
ストパターンをエッチングマスクとして選択蝕刻する。
ここで、シリコン窒化膜152 、シリコン酸化膜151
とともに第1のポリシリコン層31がエッチングマスク
開口部においてエッチング除去され(図示せず)、素子
分離領域を成すフィールド酸化膜の上が露出される。
Further, the silicon oxide film 15 is formed by a CVD method or the like.
1 and were sequentially laminated silicon nitride film 15 2, selects etching the desired resist pattern formed on the by photolithography as an etch mask.
Here, the silicon nitride film 15 2 and the silicon oxide film 15 1
At the same time, the first polysilicon layer 31 is etched away at the etching mask opening (not shown), and the field oxide film forming the element isolation region is exposed.

【0054】続いてレジストパターンを除去してから、
熱酸化法あるいはCVD法等でシリコン酸化膜153
半導体基板11上に形成する。このとき、先にパターニ
ングされた第1のポリシリコン層31の側面についても
同様にシリコン酸化膜153が形成される。さらに、フ
ォトリソグラフィー技術により形成したレジストパター
ンをエッチングマスクとして、周辺回路領域51におけ
るシリコン酸化膜153 、シリコン窒化膜152 及びシ
リコン酸化膜151 を、図16に示されるようにエッチ
ング除去する。
Subsequently, after removing the resist pattern,
Forming a silicon oxide film 15 3 on the semiconductor substrate 11 by a thermal oxidation method or CVD method, or the like. At this time, the first silicon Similarly, the sides of the polysilicon layer 31 oxide film 15 3 patterned above is formed. Furthermore, a resist pattern formed by photolithography as an etching mask, the silicon oxide film 15 3 in the peripheral circuit region 51, the silicon nitride film 15 2 and the silicon oxide film 15 1, is removed by etching as shown in FIG. 16.

【0055】次いで半導体基板11上に、第1の製造方
法の場合と同様にP等が1×1020〜4×1020cm-3
程度ドープされた第2のポリシリコン層を堆積させた
後、フォトリソグラフィー技術によりこの上に形成した
所望のレジストパターンをエッチングマスクとして選択
蝕刻する。すなわち、第2のポリシリコン層、シリコン
酸化膜153 、シリコン窒化膜152 、シリコン酸化膜
151 及び第1のポリシリコン層31がメモリセル領域
50及び周辺回路領域51でエッチング加工される。こ
うして図17に示される通り、積層ゲート構造における
浮遊ゲート14、第2のゲート絶縁膜15及び制御ゲー
ト16や、ドレイン側とソース側の選択ゲート(図示せ
ず)、さらには周辺回路の一部を成すMOSトランジス
タのゲート電極24が形成される。なおここで得られる
ゲート電極24は、図15及び図16における第1のポ
リシリコン層31の下層31a及び上層31b、並びに
これらの上に形成された第2のポリシリコン層にそれぞ
れが対応する下層24a、上層24b、最上層24cの
積層構造を有するものである。
Then, P and the like are formed on the semiconductor substrate 11 at 1 × 10 20 to 4 × 10 20 cm −3 as in the case of the first manufacturing method.
After depositing a lightly doped second polysilicon layer, selective etching is performed by photolithography using a desired resist pattern formed thereon as an etching mask. That is, the second polysilicon layer, a silicon oxide film 15 3, the silicon nitride film 15 2, the silicon oxide film 15 1 and the first polysilicon layer 31 is etched in the memory cell region 50 and the peripheral circuit region 51. Thus, as shown in FIG. 17, the floating gate 14, the second gate insulating film 15, the control gate 16, the drain side and source side select gates (not shown) in the stacked gate structure, and a part of the peripheral circuit The gate electrode 24 of the MOS transistor is formed. The gate electrode 24 obtained here is a lower layer 31a and an upper layer 31b of the first polysilicon layer 31 in FIGS. 15 and 16, and a lower layer corresponding to the second polysilicon layer formed thereon. 24a, an upper layer 24b, and an uppermost layer 24c.

【0056】次いで図18に示されるように、熱酸化法
等で半導体基板11全面に酸化膜33を形成する。この
とき、本発明の不揮発性半導体記憶装置の第2の製造方
法においては、同様の酸化膜形成時に浮遊ゲート14と
制御ゲート16との間の領域及び浮遊ゲート14やゲー
ト電極24と半導体基板11との間の領域のいずれにつ
いてもゲートバーズビークの形成が抑制される第1の製
造方法の場合とは異なり、浮遊ゲート14及びゲート電
極24と半導体基板11との間の領域についてのみ、ゲ
ートバーズビーク20a、20cが選択的に形成され
る。
Next, as shown in FIG. 18, an oxide film 33 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 11 by a thermal oxidation method or the like. At this time, in the second method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, the region between the floating gate 14 and the control gate 16 and the floating gate 14, the gate electrode 24 and the semiconductor substrate Unlike the first manufacturing method in which the formation of the gate bird's beak is suppressed in any of the regions between the floating gate 14 and the gate electrode 24, only the region between the semiconductor substrate 11 and the gate bird's beak is suppressed. The beaks 20a and 20c are selectively formed.

【0057】すなわち、ここでは浮遊ゲート14の下層
14a及びゲート電極24の下層24aの不純物濃度
が、浮遊ゲート14の上層14bや制御ゲート16にお
ける不純物濃度より高く設定されており、浮遊ゲート1
4の上層14b側や制御ゲート16に比べ浮遊ゲート1
4の下層14a側及びゲート電極24の下層24a側で
酸化レートが特異的に高い。従って、浮遊ゲート14の
下層14a及びゲート電極24の下層24a側で酸化を
優先的に進行させることが可能であり、結果的に第1の
ゲート絶縁膜13と浮遊ゲート14との界面や第3のゲ
ート絶縁膜23とゲート電極24との界面で、ゲートバ
ーズビーク20a、20cを充分に形成することができ
る。
That is, here, the impurity concentrations of the lower layer 14a of the floating gate 14 and the lower layer 24a of the gate electrode 24 are set higher than those of the upper layer 14b and the control gate 16 of the floating gate 14.
4 and the floating gate 1 compared to the control layer 16
4 and the lower layer 24a of the gate electrode 24 have a specifically high oxidation rate. Therefore, oxidation can proceed preferentially on the lower layer 14a of the floating gate 14 and the lower layer 24a of the gate electrode 24. As a result, the interface between the first gate insulating film 13 and the floating gate 14, the third The gate bird's beaks 20a and 20c can be sufficiently formed at the interface between the gate insulating film 23 and the gate electrode 24.

【0058】ただしこの場合、浮遊ゲート14と制御ゲ
ート16との間の領域におけるゲートバーズビーク20
bの形成を抑制する観点から、酸化条件を制御する必要
がある。具体的には、半導体基板11の主面上における
酸化膜厚が10〜30nm、好ましくは20nm程度と
なるまで酸化を行なえばよい。何となればここでの酸化
が不充分だと、上述したようなゲートバーズビーク20
a、20cを充分に形成し難く、かつ後工程のソース及
びドレイン領域形成時にイオン注入等による半導体基板
11のダメージが大きくなりやすい。逆に酸化が余りに
過大であると、浮遊ゲート14と制御ゲート16との間
の領域でゲートバーズビークの形成が極度に進行してし
まう傾向があり、さらに後工程でイオン注入法等により
ソース及びドレイン領域を形成することが困難となる。
In this case, however, the gate bird's beak 20 in the region between the floating gate 14 and the control gate 16
From the viewpoint of suppressing the formation of b, it is necessary to control the oxidation conditions. Specifically, the oxidation may be performed until the oxide film thickness on the main surface of the semiconductor substrate 11 becomes 10 to 30 nm, preferably about 20 nm. If the oxidation here is insufficient, the gate bird's beak 20
It is difficult to form a and 20c sufficiently, and damage to the semiconductor substrate 11 due to ion implantation or the like is likely to increase when forming source and drain regions in a later step. On the other hand, if the oxidation is too large, the formation of the gate bird's beak tends to proceed extremely in the region between the floating gate 14 and the control gate 16, and furthermore, the source and the source are formed by ion implantation in a later step. It becomes difficult to form a drain region.

【0059】次に特に図示しないが、メモリセル領域5
0では制御ゲート16及び浮遊ゲート14を、また周辺
回路領域51ではゲート電極24をそれぞれマスクとし
て、イオン注入法等で半導体基板11内にP、As等の
n型不純物をドープし、メモリセルのトランジスタある
いは周辺回路の一部を成すMOSトランジスタのソース
及びドレイン領域となるn型拡散層19を設ける。この
後必要に応じ、熱酸化法等で浮遊ゲート14及びゲート
電極24の酸化をさらに進行させ、ゲートバーズビーク
20a、20cの形成を促進させてもよい。次いで、第
1の製造方法と同様半導体基板11全面にCVD法等で
シリコン酸化膜からなる層間絶縁膜を堆積し、得られた
層間絶縁膜に特定のn型拡散層19とのコンタクト用の
コンタクト孔を開口した後、こうしたコンタクト孔を通
じてn型拡散層19と電気的に接続されるビット線等の
配線を形成すれば、本発明の不揮発性半導体装置が製造
される。
Next, although not particularly shown, the memory cell area 5
0, the semiconductor substrate 11 is doped with an n-type impurity such as P or As by ion implantation using the control gate 16 and the floating gate 14 as masks, and the gate electrode 24 in the peripheral circuit region 51 as a mask. An n-type diffusion layer 19 serving as source and drain regions of a MOS transistor forming a part of a transistor or a peripheral circuit is provided. Thereafter, if necessary, the oxidation of the floating gate 14 and the gate electrode 24 may be further advanced by a thermal oxidation method or the like to promote the formation of the gate bird's beaks 20a and 20c. Next, as in the first manufacturing method, an interlayer insulating film made of a silicon oxide film is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 11 by a CVD method or the like, and a contact for contact with a specific n-type diffusion layer 19 is formed on the obtained interlayer insulating film. After the opening of the hole, if a wiring such as a bit line electrically connected to the n-type diffusion layer 19 through the contact hole is formed, the nonvolatile semiconductor device of the present invention is manufactured.

【0060】なお、本発明において上述したような周辺
回路の一部を成すMOSトランジスタは、図6等に示し
たNチャネル型のものに特に限定されるわけではなく、
半導体基板と逆導電型あるいは同導電型のウェル内に形
成されていても何ら差し支えない。また、例えばn型拡
散層がチャネル近傍でn- 領域を有するLDD構造であ
ってもよいし、第3のゲート絶縁膜を積層ゲート構造側
の第1のゲート絶縁膜より厚く形成したものであっても
構わない。さらに本発明の主旨を変更しない範囲内で、
その他適宜変形して実施することが可能である。
In the present invention, the MOS transistor forming a part of the peripheral circuit as described above is not particularly limited to the N-channel type shown in FIG.
It may be formed in a well of the opposite conductivity type or the same conductivity type as the semiconductor substrate. Further, for example, the n-type diffusion layer may have an LDD structure having an n region in the vicinity of the channel, or the third gate insulating film may be formed thicker than the first gate insulating film on the side of the stacked gate structure. It does not matter. Further, within the scope that does not change the gist of the present invention,
In addition, the present invention can be implemented by being appropriately modified.

【0061】[0061]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、デ
ータの書込みあるいは消去の際に印加するバイアスが低
く低消費電力で、かつ信頼性の良好な不揮発性半導体記
憶装置とその製造方法を提供することが可能となる。
As described above in detail, according to the present invention, a nonvolatile semiconductor memory device having a low bias applied at the time of writing or erasing data, low power consumption, and high reliability, and a method of manufacturing the same. Can be provided.

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

【図1】(a)は本発明の一実施形態におけるNAND
セルの平面図、(b)は回路図である。
FIG. 1A illustrates a NAND according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3B is a plan view of the cell, and FIG.

【図2】図1(a)に示したNANDセルのA−A´線
断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of the NAND cell shown in FIG.

【図3】NAND型EEPROMのメモリセルの回路図
である。
FIG. 3 is a circuit diagram of a memory cell of a NAND type EEPROM.

【図4】NANDセルにおける一つの積層ゲート構造の
縦断面図である。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of one stacked gate structure in a NAND cell.

【図5】ゲートバーズビークの長さと書込み電圧との関
係を示す特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between a gate bird's beak length and a write voltage.

【図6】ゲートバーズビークが形成されたMOSトラン
ジスタを積層ゲート構造と併せて示す縦断面図である。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a MOS transistor in which a gate bird's beak is formed together with a stacked gate structure.

【図7】NOR型EEPROMのメモリセルの回路図
で、(a)は選択ゲートが無いものの回路図、(b)は
選択ゲートが有るものの回路図である。
7A and 7B are circuit diagrams of a memory cell of a NOR type EEPROM, in which FIG. 7A is a circuit diagram without a selection gate, and FIG. 7B is a circuit diagram with a selection gate.

【図8】(a)、(b)は、他のNOR型EEPROM
のメモリセルの回路図である。
FIGS. 8A and 8B are diagrams showing another NOR type EEPROM;
3 is a circuit diagram of the memory cell of FIG.

【図9】DINOR型EEPROMのメモリセルの回路
図である。
FIG. 9 is a circuit diagram of a memory cell of a DINOR type EEPROM.

【図10】AND型EEPROMのメモリセルの回路図
である。
FIG. 10 is a circuit diagram of a memory cell of an AND type EEPROM.

【図11】本発明の不揮発性半導体記憶装置の第1の製
造方法の工程を示す縦断面図である。
FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing steps of a first method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device of the present invention.

【図12】本発明の不揮発性半導体記憶装置の第1の製
造方法の工程を示す縦断面図である。
FIG. 12 is a vertical sectional view showing steps of a first method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device of the present invention.

【図13】本発明の不揮発性半導体記憶装置の第1の製
造方法の工程を示す縦断面図である。
FIG. 13 is a vertical sectional view showing steps of a first method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device of the present invention.

【図14】本発明の不揮発性半導体記憶装置の第1の製
造方法の工程を示す縦断面図である。
FIG. 14 is a longitudinal sectional view showing steps of a first method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device of the present invention.

【図15】本発明の不揮発性半導体記憶装置の第2の製
造方法の工程を示す縦断面図である。
FIG. 15 is a longitudinal sectional view showing steps of a second method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device of the present invention.

【図16】本発明の不揮発性半導体記憶装置の第2の製
造方法の工程を示す縦断面図である。
FIG. 16 is a longitudinal sectional view showing steps of a second method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device of the present invention.

【図17】本発明の不揮発性半導体記憶装置の第2の製
造方法の工程を示す縦断面図である。
FIG. 17 is a longitudinal sectional view showing a step of the second method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention.

【図18】本発明の不揮発性半導体記憶装置の第2の製
造方法の工程を示す縦断面図である。
FIG. 18 is a vertical sectional view showing steps of a second method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention.

【図19】浮遊ゲートと半導体基板との間の領域でゲー
トバーズビークを形成した半導体記憶装置における積層
ゲート構造の縦断面図である。
FIG. 19 is a longitudinal sectional view of a laminated gate structure in a semiconductor memory device in which a gate bird's beak is formed in a region between a floating gate and a semiconductor substrate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…半導体基板、13…第1のゲート絶縁膜、14…
浮遊ゲート、15…第2のゲート絶縁膜、16…制御ゲ
ート、17…層間絶縁膜、19…n型拡散層、20…後
酸化膜、20a,20b,20c…ゲートバーズビー
ク、23…第3のゲート絶縁膜、24…ゲート電極、2
5…耐酸化性膜、30…熱酸化膜、31…第1のポリシ
リコン層、33…酸化膜、50…メモリセル領域、51
…周辺回路領域。
11: semiconductor substrate, 13: first gate insulating film, 14 ...
Floating gate, 15: second gate insulating film, 16: control gate, 17: interlayer insulating film, 19: n-type diffusion layer, 20: post-oxide film, 20a, 20b, 20c: gate bird's beak, 23: third Gate insulating film, 24 ... gate electrode, 2
5: oxidation resistant film, 30: thermal oxide film, 31: first polysilicon layer, 33: oxide film, 50: memory cell region, 51
... peripheral circuit area.

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板内に形成されたソース及びドレ
イン領域と、これらソース及びドレイン領域間で前記半
導体基板上に形成された第1のゲート絶縁膜と、この第
1のゲート絶縁膜上に形成された電荷蓄積層となる浮遊
ゲートと、この浮遊ゲート上に形成された第2のゲート
絶縁膜と、この第2のゲート絶縁膜上に形成された制御
ゲートとからなるメモリセルを備えてなり、前記第2の
ゲート絶縁膜と浮遊ゲート及び制御ゲートとの界面に形
成されたゲートバーズビークのゲート長方向の長さが、
前記第1のゲート絶縁膜と浮遊ゲートとの界面に形成さ
れたゲートバーズビークのゲート長方向の長さ以下であ
ることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
A source and drain region formed in the semiconductor substrate; a first gate insulating film formed on the semiconductor substrate between the source and drain regions; and a first gate insulating film formed on the first gate insulating film. A memory cell including a formed floating gate serving as a charge storage layer, a second gate insulating film formed on the floating gate, and a control gate formed on the second gate insulating film; The length of the gate bird's beak formed in the interface between the second gate insulating film and the floating gate and the control gate in the gate length direction is:
A nonvolatile semiconductor memory device, wherein a length of a gate bird's beak formed at an interface between the first gate insulating film and the floating gate is equal to or less than a length in a gate length direction.
【請求項2】半導体基板内に形成された第1のソース及
びドレイン領域と、これら第1のソース及びドレイン領
域間で前記半導体基板上に形成された第1のゲート絶縁
膜と、この第1のゲート絶縁膜上に形成された電荷蓄積
層となる浮遊ゲートと、この浮遊ゲート上に形成された
第2のゲート絶縁膜と、この第2のゲート絶縁膜上に形
成された制御ゲートとからなるメモリセル;及び前記半
導体基板内に形成された第2のソース及びドレイン領域
と、これら第2のソース及びドレイン領域間で前記半導
体基板上に形成された第3のゲート絶縁膜と、この第3
のゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極とからなる周
辺回路の一部を成すMOSトランジスタを備えてなり、
前記第2のゲート絶縁膜と浮遊ゲート及び制御ゲートと
の界面に形成されたゲートバーズビークのゲート長方向
の長さが、前記第1のゲート絶縁膜と浮遊ゲートとの界
面に形成されたゲートバーズビークのゲート長方向の長
さ以下であり、かつ前記第3のゲート絶縁膜とゲート電
極との界面に形成されたゲートバーズビークのゲート長
方向の長さ以下であることを特徴とする不揮発性半導体
記憶装置。
A first source and drain region formed in the semiconductor substrate; a first gate insulating film formed on the semiconductor substrate between the first source and drain regions; A floating gate serving as a charge storage layer formed on the gate insulating film, a second gate insulating film formed on the floating gate, and a control gate formed on the second gate insulating film. A second source and drain region formed in the semiconductor substrate; a third gate insulating film formed on the semiconductor substrate between the second source and drain regions; 3
A MOS transistor forming a part of a peripheral circuit including a gate electrode formed on the gate insulating film of
The length of the gate bird's beak formed at the interface between the second gate insulating film and the floating gate and the control gate in the gate length direction is the gate formed at the interface between the first gate insulating film and the floating gate. A length of the bird's beak which is equal to or less than a length in a gate length direction, and a length which is equal to or less than a length of a gate bird's beak formed in an interface between the third gate insulating film and the gate electrode in a gate length direction. Semiconductor memory device.
【請求項3】前記第2のゲート絶縁膜がシリコン酸化
膜、シリコン窒化膜及びシリコン酸化膜の積層膜である
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の不揮
発性半導体記憶装置。
3. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein said second gate insulating film is a stacked film of a silicon oxide film, a silicon nitride film and a silicon oxide film.
【請求項4】前記浮遊ゲートの酸化レートが下層側で高
く、上層側で低いことを特徴とする請求項1または請求
項2に記載の不揮発性半導体記憶装置。
4. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein an oxidation rate of said floating gate is higher on a lower layer side and lower on an upper layer side.
【請求項5】前記制御ゲートの酸化レートが、浮遊ゲー
トの下層側の酸化レートよりも低いことを特徴とする請
求項4に記載の不揮発性半導体記憶装置。
5. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 4, wherein an oxidation rate of said control gate is lower than an oxidation rate of a lower layer of said floating gate.
【請求項6】前記浮遊ゲートが不純物のドープされたポ
リシリコンからなり、不純物濃度が浮遊ゲートの下層側
で高く、上層側で低いことを特徴とする請求項4記載の
不揮発性半導体記憶装置。
6. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 4, wherein said floating gate is made of polysilicon doped with an impurity, and the impurity concentration is higher at a lower layer side of said floating gate and lower at an upper layer side.
【請求項7】前記制御ゲートが不純物のドープされたポ
リシリコンからなり、その不純物濃度が浮遊ゲートの下
層側よりも低いことを特徴とする請求項6記載の不揮発
性半導体記憶装置。
7. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 6, wherein said control gate is made of polysilicon doped with an impurity, and has an impurity concentration lower than that of a lower layer of said floating gate.
【請求項8】前記半導体基板上に前記メモリセルが複数
個マトリックス状に集積形成されてなり、かつ前記第1
のゲート絶縁膜と浮遊ゲートとの界面に形成されたゲー
トバーズビークのゲート長方向の長さをw1 、前記第2
のゲート絶縁膜と浮遊ゲート及び制御ゲートとの界面に
形成されたゲートバーズビークのゲート長方向の長さを
2 、前記浮遊ゲート及び制御ゲートのゲート長をwと
したとき、メモリセル毎の(w−2w2 )/(w−2w
1 )の値のばらつきが全メモリセルを通じて±5%の範
囲内にあることを特徴とする請求項1または請求項2に
記載の不揮発性半導体記憶装置。
8. The semiconductor device according to claim 1, wherein a plurality of said memory cells are integrated and formed in a matrix on said semiconductor substrate.
The length of the gate bird's beak formed at the interface between the gate insulating film and the floating gate in the gate length direction is defined as w 1 ,
When the length in the gate length direction of the gate bird's beak formed at the interface between the gate insulating film and the floating gate and the control gate is w 2 , and the gate length of the floating gate and the control gate is w, (W-2w 2 ) / (w-2w
3. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the variation in the value of 1 ) is within a range of ± 5% across all the memory cells. 4.
【請求項9】半導体基板内に形成されたソース及びドレ
イン領域と、これらソース及びドレイン領域間で前記半
導体基板上に形成された第1のゲート絶縁膜と、この第
1のゲート絶縁膜上に形成された電荷蓄積層となる浮遊
ゲートと、この浮遊ゲート上に形成された第2のゲート
絶縁膜と、この第2のゲート絶縁膜上に形成された制御
ゲートとからなるメモリセルを備えてなる不揮発性半導
体記憶装置であって、前記浮遊ゲートが不純物のドープ
されたポリシリコンからなり、不純物濃度が浮遊ゲート
の下層側で高く、上層側で低いことを特徴とする不揮発
性半導体記憶装置。
9. A semiconductor device comprising: a source and drain region formed in a semiconductor substrate; a first gate insulating film formed on the semiconductor substrate between the source and drain regions; A memory cell including a formed floating gate serving as a charge storage layer, a second gate insulating film formed on the floating gate, and a control gate formed on the second gate insulating film; A nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein said floating gate is made of polysilicon doped with an impurity, and an impurity concentration is high on a lower layer side and low on an upper layer side.
【請求項10】前記浮遊ゲートの下層側の不純物濃度が
5×1020〜1×1021cm-3であり、上層側の不純物
濃度が1×1020〜4×1020cm-3であることを特徴
とする請求項9記載の不揮発性半導体記憶装置。
10. The impurity concentration of the lower layer of the floating gate is 5 × 10 20 to 1 × 10 21 cm −3 , and the impurity concentration of the upper layer is 1 × 10 20 to 4 × 10 20 cm −3 . The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 9, wherein:
【請求項11】前記制御ゲートが不純物のドープされた
ポリシリコンからなり、その不純物濃度が浮遊ゲートの
下層側よりも低いことを特徴とする請求項9または請求
項10に記載の不揮発性半導体記憶装置。
11. The nonvolatile semiconductor memory according to claim 9, wherein said control gate is made of polysilicon doped with an impurity, and has an impurity concentration lower than that of a lower layer of said floating gate. apparatus.
【請求項12】前記制御ゲートの不純物濃度が1×10
20〜4×1020cm-3であることを特徴とする請求項1
1記載の不揮発性半導体記憶装置。
12. An impurity concentration of said control gate is 1 × 10
Claim 1, which is a 20 ~4 × 10 20 cm -3
2. The nonvolatile semiconductor memory device according to 1.
【請求項13】前記浮遊ゲート及び制御ゲートは不純物
としてPのドープされたポリシリコンからなることを特
徴とする請求項9乃至請求項12のいずれか1項に記載
の不揮発性半導体記憶装置。
13. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 9, wherein said floating gate and said control gate are made of polysilicon doped with P as an impurity.
【請求項14】半導体基板上に第1の絶縁層、第1の導
電層、第2の絶縁層及び第2の導電層を順次積層する工
程と、前記第2の導電層、第2の絶縁層及び第1の導電
層をパターニングして制御ゲート及び浮遊ゲートを得る
工程と、前記制御ゲート及び浮遊ゲートの設けられた半
導体基板面上に酸化膜薄層を形成する工程と、前記制御
ゲート及び浮遊ゲートをマスクとして半導体基板内に不
純物をドープしソース及びドレイン領域を得る工程と、
前記不純物のドープ後前記酸化膜薄層上に耐酸化性材料
を堆積させる工程と、得られた耐酸化性膜をエッチバッ
クして前記制御ゲート及び浮遊ゲートの側面に選択的に
耐酸化性膜を残留させる工程と、前記耐酸化性膜のエッ
チバック後に前記浮遊ゲートの酸化を進行させる工程と
を具備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。
14. A step of sequentially laminating a first insulating layer, a first conductive layer, a second insulating layer, and a second conductive layer on a semiconductor substrate; Patterning a layer and a first conductive layer to obtain a control gate and a floating gate; forming an oxide thin layer on a semiconductor substrate surface provided with the control gate and the floating gate; Doping impurities into the semiconductor substrate using the floating gate as a mask to obtain source and drain regions;
Depositing an oxidation-resistant material on the oxide thin layer after doping the impurity, and etching back the obtained oxidation-resistant film to selectively form an oxidation-resistant film on the side surfaces of the control gate and the floating gate. And a step of promoting the oxidation of the floating gate after etching back the oxidation-resistant film.
【請求項15】前記浮遊ゲートの酸化をその下層側で優
先的に進行させることを特徴とする請求項14記載の不
揮発性半導体記憶装置の製造方法。
15. The method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 14, wherein oxidation of said floating gate is preferentially advanced on a lower layer side.
【請求項16】前記浮遊ゲートを酸化後、前記制御ゲー
ト及び浮遊ゲートの側面に残留した耐酸化性膜が除去さ
れることを特徴とする請求項14または請求項15に記
載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
16. The nonvolatile semiconductor memory according to claim 14, wherein after oxidizing the floating gate, an oxidation-resistant film remaining on side surfaces of the control gate and the floating gate is removed. Device manufacturing method.
【請求項17】半導体基板上に第1の絶縁層、第1の導
電層、第2の絶縁層及び第2の導電層を順次積層する工
程と、前記第2の導電層、第2の絶縁層及び第1の導電
層をパターニングして制御ゲート及び浮遊ゲートを得る
工程と、前記制御ゲート及び浮遊ゲートの設けられた半
導体基板面上に酸化膜を形成するとともに前記浮遊ゲー
トの主面の酸化を進行させる工程とを具備する不揮発性
半導体記憶装置の製造方法であって、前記浮遊ゲートの
酸化レートが下層側で高く、上層側で低く設定されてい
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。
17. A step of sequentially laminating a first insulating layer, a first conductive layer, a second insulating layer, and a second conductive layer on a semiconductor substrate; Patterning a layer and a first conductive layer to obtain a control gate and a floating gate, forming an oxide film on a semiconductor substrate surface provided with the control gate and the floating gate, and oxidizing a main surface of the floating gate. Wherein the oxidation rate of the floating gate is set higher on the lower layer side and lower on the upper layer side. Manufacturing method.
【請求項18】前記浮遊ゲートの酸化が下層側で優先的
に進行することを特徴とする請求項17に記載の不揮発
性半導体記憶装置の製造方法。
18. The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 17, wherein oxidation of said floating gate proceeds preferentially on a lower layer side.
【請求項19】前記制御ゲートの酸化レートが、浮遊ゲ
ートの下層側の酸化レートよりも低く設定されているこ
とを特徴とする請求項17に記載の不揮発性半導体記憶
装置の製造方法。
19. The method according to claim 17, wherein an oxidation rate of the control gate is set lower than an oxidation rate of a lower layer of the floating gate.
【請求項20】前記浮遊ゲートの主面を酸化後、前記制
御ゲート及び浮遊ゲートをマスクとして半導体基板内に
不純物をドープしソース及びドレイン領域を得ることを
特徴とする請求項17乃至請求項19のいずれか1項に
記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
20. The semiconductor device according to claim 17, wherein after the main surface of the floating gate is oxidized, impurities are doped in the semiconductor substrate using the control gate and the floating gate as a mask to obtain source and drain regions. 13. The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6472281B2 (en) 1998-02-03 2002-10-29 Matsushita Electronics Corporation Method for fabricating semiconductor device using a CVD insulator film
JP2002373947A (en) * 2001-02-08 2002-12-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method for manufacturing nonvolatile semiconductor memory
JP2006054475A (en) * 2005-09-05 2006-02-23 Toshiba Corp Method for manufacturing semiconductor device
US7015539B2 (en) 2004-01-05 2006-03-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory cell and method of manufacturing the same
JP2007027726A (en) * 2005-07-12 2007-02-01 Samsung Electronics Co Ltd Nand type flash memory device and its manufacturing method
JP2007194483A (en) * 2006-01-20 2007-08-02 Toshiba Corp Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2008205187A (en) * 2007-02-20 2008-09-04 Sharp Corp Nonvolatile semiconductor memory device and manufacturing method of nonvolatile semiconductor memory device
US7482660B2 (en) 2005-07-15 2009-01-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory with transistor whose gate electrode has bird's beak
CN113284902A (en) * 2020-02-20 2021-08-20 力晶积成电子制造股份有限公司 Non-volatile memory element and manufacturing method thereof

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6472281B2 (en) 1998-02-03 2002-10-29 Matsushita Electronics Corporation Method for fabricating semiconductor device using a CVD insulator film
JP2002373947A (en) * 2001-02-08 2002-12-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method for manufacturing nonvolatile semiconductor memory
US7015539B2 (en) 2004-01-05 2006-03-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory cell and method of manufacturing the same
US7312498B2 (en) 2004-01-05 2007-12-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory cell and method of manufacturing the same
JP2007027726A (en) * 2005-07-12 2007-02-01 Samsung Electronics Co Ltd Nand type flash memory device and its manufacturing method
US7482660B2 (en) 2005-07-15 2009-01-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory with transistor whose gate electrode has bird's beak
JP2006054475A (en) * 2005-09-05 2006-02-23 Toshiba Corp Method for manufacturing semiconductor device
JP2007194483A (en) * 2006-01-20 2007-08-02 Toshiba Corp Semiconductor device and method for manufacturing the same
US7897455B2 (en) 2006-01-20 2011-03-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2008205187A (en) * 2007-02-20 2008-09-04 Sharp Corp Nonvolatile semiconductor memory device and manufacturing method of nonvolatile semiconductor memory device
CN113284902A (en) * 2020-02-20 2021-08-20 力晶积成电子制造股份有限公司 Non-volatile memory element and manufacturing method thereof

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