JPH11176954A - Non volatile semiconductor memory device and manufacture thereof - Google Patents

Non volatile semiconductor memory device and manufacture thereof

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JPH11176954A
JPH11176954A JP9335813A JP33581397A JPH11176954A JP H11176954 A JPH11176954 A JP H11176954A JP 9335813 A JP9335813 A JP 9335813A JP 33581397 A JP33581397 A JP 33581397A JP H11176954 A JPH11176954 A JP H11176954A
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JP
Japan
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memory device
semiconductor memory
control gate
forming
gate
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Withdrawn
Application number
JP9335813A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomoyuki Furuhata
智之 古畑
Toshihiko Kondo
俊彦 近藤
Kosuke Masuzawa
孝介 増澤
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a non-volatile semiconductor memory device which is improved in data holding characteristic. SOLUTION: A semiconductor memory device 10 is equipped with a memory device 18 and a protective diode 20. The memory device 18 has a tunnel oxide film 24, a floating gate 26, an insulating layer 28, and a control gate 30 which are sequentially laminated above a p-type well 14. The protective diode 20 is formed of an n-type semiconductor diffused layer 34 and a p-type well 14. The control gate 30 of the memory device 18 is formed crossing over the forming region of the protective diode 20 and brought into contact with an n-type semiconductor diffused layer 34. The protective diode 20 is actuated, when charge (process induced charge) is accumulated above the tunnel oxide film 24 to generate a prescribed potential difference, whereby the control gate 30 is electrically connected to a semiconductor substrate 12 to make the accumulated charge (process induced charge) flow to the semiconductor substrate 12, and the tunnel oxide film 24 is prevented from deteriorating in film quality.

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
憶装置に係り、特にフローティングゲートとコントロー
ルゲートとが積層されたスタックト型の不揮発性半導体
記憶装置およびその製造方法に関する。
The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device, and more particularly to a stacked nonvolatile semiconductor memory device in which a floating gate and a control gate are stacked, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、書き込み、消去が可能な不揮発性
半導体記憶装置としてFAMOS(Floating
gate Avalanche injection
MOStransistor)が用いられていた。しか
し、FAMOSは、書き込み内容を消去するのに紫外線
を照射する必要があるため、近年は、電気的に書き込
み、消去が可能であるとともに、書き込み電圧を低くで
きることや書き込み速度が格段に早いところから、フロ
ーティングゲートとフローティングゲートに対する電子
の注入、放出を制御するコントロールゲートとを積層し
たスタックト型の不揮発性半導体記憶装置であるSAM
OS(Stacked gate Avalanche
injection MOS transisto
r)が広く採用されるようになっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, FAMOS (Floating) has been used as a writable and erasable nonvolatile semiconductor memory device.
gate Avalanche injection
MOS transistor). However, since FAMOS needs to be irradiated with ultraviolet light to erase the written contents, in recent years, it has been possible to electrically write and erase, and in addition to the fact that the writing voltage can be lowered and the writing speed is extremely high, , A stacked nonvolatile semiconductor memory device in which a floating gate and a control gate for controlling injection and emission of electrons to and from the floating gate are stacked
OS (Stacked gate Avalanche)
injection MOS transisto
r) has come to be widely adopted.

【0003】従来のスタックト型不揮発性半導体記憶装
置(スタックト型フラッシュメモリ)の製造方法は、ま
ず、p型半導体基板の表層部にホウ素イオンを注入して
p型半導体からなるp型ウエルを形成したのち、p型ウ
エルの表面にCVD法などによって表面酸化膜(SiO
2膜)を介して窒化ケイ素膜(シリコン窒化膜Si3
4 )とレジスト膜とを形成する。その後、各素子を分離
する素子分離領域のシリコン窒化膜とレジスト膜とをフ
ォトエッチング法などによって除去し、ホウ素イオンを
注入して素子分離領域にチャネルストッパを形成する。
In a conventional method of manufacturing a stacked nonvolatile semiconductor memory device (stacked flash memory), first, boron ions are implanted into a surface layer of a p-type semiconductor substrate to form a p-type well made of a p-type semiconductor. Then, a surface oxide film (SiO 2) is formed on the surface of the p-type well by a CVD method or the like.
Silicon nitride film through a 2 film) (silicon nitride film Si 3 N
4 ) and a resist film is formed. Thereafter, the silicon nitride film and the resist film in the element isolation region for isolating each element are removed by a photoetching method or the like, and boron ions are implanted to form a channel stopper in the element isolation region.

【0004】次に、レジスト膜を除去したのち、シリコ
ン窒化膜をマスクとして素子分離領域に素子分離用のフ
ィールド酸化膜を選択酸化により形成する。その後、シ
リコン窒化膜と表面酸化膜(SiO2膜)を除去したの
ち、素子形成領域に熱酸化法などによって酸化シリコン
(SiO2 )からなるトンネル酸化膜を形成し、n型ポ
リシリコン膜を堆積してフローティングゲートを形成す
る。その後、シリコン窒化膜を2層のシリコン酸化膜に
よってサンドイッチ状に挟んだ、いわゆるONO膜から
なる絶縁層を介してn型ポリシリコン膜からなるコント
ロールゲートを形成する。次に、フォトエッチング法に
よりフローティングゲート及びコントロールゲート電極
を形成する。さらに、ソース形成領域とドレイン形成領
域とを開口したレジスト膜を形成後、リンやヒ素などの
イオンを注入してn型半導体からなるソース領域とドレ
イン領域とを形成する。
Next, after removing the resist film, a field oxide film for element isolation is formed in the element isolation region by selective oxidation using the silicon nitride film as a mask. Thereafter, after removing the silicon nitride film and the surface oxide film (SiO 2 film), a tunnel oxide film made of silicon oxide (SiO 2 ) is formed in the element formation region by a thermal oxidation method or the like, and an n-type polysilicon film is deposited. To form a floating gate. Thereafter, a control gate made of an n-type polysilicon film is formed via an insulating layer made of a so-called ONO film sandwiching the silicon nitride film in a sandwich manner between two silicon oxide films. Next, a floating gate and a control gate electrode are formed by a photoetching method. Further, after forming a resist film having openings in the source formation region and the drain formation region, ions such as phosphorus and arsenic are implanted to form a source region and a drain region made of an n-type semiconductor.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の製造方法は、フローティング及びコントロールゲート
電極形成時のエッチングやソース形成領域とドレイン形
成領域へのイオン注入、さらには、その後の工程におけ
る接続孔の開孔やアルミ配線の形成の際におけるプラズ
マエッチングなどにおいて、プラズマやイオンビームが
照射されることにより、静電容量の小さいトンネル酸化
膜の上方側に電荷(Process-Induced Charge)が蓄積さ
れる。このため、トンネル酸化膜の上側と下側の半導体
基板との間に電位差が生じてトンネル酸化膜の膜質を劣
化して電子が漏れやすくなり、書き込み動作時にフロー
ティングゲートに注入された電子がトンネル酸化膜を介
して漏れることにより、不揮発性半導体記憶装置のデー
タ保持特性が劣化する問題を生ずる。
However, the above-mentioned conventional manufacturing method involves etching at the time of formation of the floating and control gate electrodes, ion implantation into the source formation region and the drain formation region, and further, the connection hole in the subsequent steps. When plasma or ion beam is applied during plasma etching when forming holes or forming aluminum wiring, charges (Process-Induced Charge) are accumulated above the tunnel oxide film with small capacitance. . As a result, a potential difference is generated between the upper and lower semiconductor substrates of the tunnel oxide film, thereby deteriorating the film quality of the tunnel oxide film and making it easier for electrons to leak. Leakage through the film causes a problem that data retention characteristics of the nonvolatile semiconductor memory device deteriorate.

【0006】このような不揮発性半導体記憶装置のデー
タ保持特性の劣化の問題は、情報の消すときに紫外線で
一挙に情報を消去し、電気的に再書き込みする、いわゆ
るEPROM(electrically program-mablle read onl
y memory)や、さらに電気的に消去して再書き込みがで
きる、いわゆるEEPROM(electrically erasable
read only memory)においても生ずる。
The problem of the deterioration of the data retention characteristics of such a nonvolatile semiconductor memory device is that when information is erased, the information is erased at once with ultraviolet rays and electrically rewritten, that is, a so-called EPROM (electrically program-mablle read). onl
y memory) or a so-called EEPROM (electrically erasable
Read only memory) also occurs.

【0007】本発明は、前記従来技術の欠点を解消する
ためになされたもので、不揮発性半導体記憶装置の保持
特性を向上させることを目的としている。
The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and has as its object to improve the retention characteristics of a nonvolatile semiconductor memory device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、フロー
ティングゲートとコントロールゲートとを備えた記憶素
子を有する不揮発性半導体記憶装置において、前記コン
トロールゲートと半導体基板との間に設けられ、前記コ
ントロールゲートに印加される書き込み電圧と読み出し
電圧と消去電圧とのいずれより大きな前記コントロール
ゲートと前記半導体基板との間の電位差によって作動
し、両者を導通させる保護スイッチ部が設けられている
ことを特徴としている。
In order to achieve the above object, a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention is a nonvolatile semiconductor memory device having a memory element having a floating gate and a control gate. It is provided between a control gate and a semiconductor substrate, and operates by a potential difference between the control gate and the semiconductor substrate which is larger than any of a writing voltage, a reading voltage, and an erasing voltage applied to the control gate. It is characterized in that a protection switch unit for conducting is provided.

【0009】このように構成した本発明は、エッチング
やソース、ドレイン形成領域へのイオン注入などにより
イオンビームが照射され、電荷(Process-Induced Char
ge)が蓄積されると保護スイッチ部が作動してコントロ
ールゲートと半導体基板とが導通するため、蓄積された
電荷が容量の大きな半導体基板に流れ、トンネル酸化膜
に生ずる電位差を小さくすることができる。このため、
トンネル酸化膜の膜質劣化が防止されてフローティング
ゲートに注入された電子の漏れを防げ、不揮発性半導体
記憶装置のデータ保持特性を大幅に向上することがで
き、信頼性向上させることができる。しかも、保護スイ
ッチ部は、コントロールゲートに印加される書き込み電
圧と読み出し電圧と消去電圧とのいずれより大きな電位
差によって作動するようになっているため、書き込み動
作や読み出し動作に何ら影響を与えることがない。ま
た、コントロールゲートに予測しない異常な電圧が印加
されたとしても、トンネル酸化膜の電圧破壊が防止で
き、不揮発性半導体記憶装置の信頼性を向上することが
できる。
According to the present invention having the above-described structure, an ion beam is irradiated by etching or ion implantation into a source / drain formation region, and a charge (Process-Induced Char) is applied.
When the ge) is accumulated, the protection switch section is activated to conduct the control gate and the semiconductor substrate, so that the accumulated charge flows to the semiconductor substrate having a large capacity, and the potential difference generated in the tunnel oxide film can be reduced. . For this reason,
The deterioration of the quality of the tunnel oxide film is prevented, the leakage of electrons injected into the floating gate is prevented, and the data retention characteristics of the nonvolatile semiconductor memory device can be significantly improved, and the reliability can be improved. In addition, since the protection switch section is operated by a potential difference larger than any of the write voltage, the read voltage and the erase voltage applied to the control gate, it does not affect the write operation or the read operation at all. . Further, even if an unexpected unexpected voltage is applied to the control gate, voltage breakdown of the tunnel oxide film can be prevented, and the reliability of the nonvolatile semiconductor memory device can be improved.

【0010】保護スイッチ部を半導体基板の上部に形成
したウエルと拡散層とからなる保護ダイオードとして形
成すると、特別な工程等を必要とせずに容易に所定の作
動電圧を有する保護スイッチ部を形成できる。そして、
拡散層をコントロールゲート中の不純物をウエル中に拡
散させて形成すると、コントロールゲートのアニール処
理の際に拡散層を形成でき、保護ダイオードの形成が容
易である。また、拡散層をチャネルストッパ間隔を隔て
て形成することにより、拡散層からチャネルストッパに
電流が流れるのを防止することができ、保護ダイオード
の所定の作動電圧を確実に確保することができる。
If the protection switch is formed as a protection diode comprising a well formed on the semiconductor substrate and a diffusion layer, the protection switch having a predetermined operating voltage can be easily formed without requiring any special process. . And
If the diffusion layer is formed by diffusing the impurities in the control gate into the well, the diffusion layer can be formed during the annealing of the control gate, and the protection diode can be easily formed. Further, by forming the diffusion layer with a channel stopper interval, current can be prevented from flowing from the diffusion layer to the channel stopper, and a predetermined operating voltage of the protection diode can be reliably ensured.

【0011】さらに、複数の記憶素子を形成するととも
に、書き込み動作若しくは読み出し若しくは消去を行な
わせる任意の記憶素子を選択する選択用トランジスタを
設けることができる。このように選択用トランジスタを
設けることにより、記憶素子の過剰消去が防止できると
ともに、微細化に伴うパンチスルーを防止することもで
き、信頼性の高い記憶装置が得られる。そして、選択用
トランジスタの選択ゲートと半導体基板との間に第2の
保護スイッチ部を設けることにより、イオン注入時やエ
ッチング時における電荷(Process-Induced Charge)の
蓄積が防止され、選択用トランジスタのゲート絶縁膜の
劣化を防ぐことができる。
Further, a plurality of storage elements can be formed, and a selection transistor for selecting an arbitrary storage element for performing a writing operation, reading, or erasing can be provided. By providing the selection transistor in this manner, excessive erasure of the storage element can be prevented, and punch-through due to miniaturization can be prevented, so that a highly reliable storage device can be obtained. By providing the second protection switch between the selection gate of the selection transistor and the semiconductor substrate, accumulation of electric charge (Process-Induced Charge) at the time of ion implantation or etching is prevented, Deterioration of the gate insulating film can be prevented.

【0012】上記した不揮発性半導体記憶装置を製造す
る方法は、フローティングゲートとコントロールゲート
とを備えた記憶素子を有する不揮発性半導体記憶装置の
製造方法において、第1導電型半導体基板の上部に第1
導電型ウエル、素子分離領域にチャネルストッパおよび
フィールド酸化膜を形成する工程と、前記第1導電型ウ
エルの上部にトンネル酸化膜を形成する工程と、前記ト
ンネル酸化膜の上に第1の多結晶シリコンを堆積して所
定の形状にエッチングしてフローティングゲートを形成
する工程と、前記フローティングゲートの上部に絶縁層
を形成する工程と、前記保護ダイオードの形成領域に絶
縁膜を形成したのち、絶縁膜を覆ってレジスト膜を設け
て所定の形状にパターニングし、エッチングにより前記
絶縁膜にコンタクトホールを設ける工程と、前記絶縁層
と前記コンタクトホールとを覆って第2の多結晶シリコ
ンを堆積して所定の形状にパターニングしてコントロー
ルゲートを形成する工程と、前記コントロールゲートを
形成した前記半導体基板を熱処理し、コントロールゲー
ト中の不純物を前記コンタクトホールを介して前記第1
導電型ウエルに拡散させて第2導電型拡散層を形成する
工程と、を有すること特徴としている。
The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device described above is a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device having a storage element having a floating gate and a control gate, wherein the first conductive type semiconductor substrate is provided on the first conductive type semiconductor substrate.
Forming a channel stopper and a field oxide film in the well of the conductivity type and the element isolation region; forming a tunnel oxide film on the well of the first conductivity type; and forming a first polycrystalline film on the tunnel oxide film. Depositing silicon and etching it into a predetermined shape to form a floating gate; forming an insulating layer on the floating gate; forming an insulating film in a formation region of the protection diode; Forming a contact hole in the insulating film by etching and providing a contact hole in the insulating film by etching, and depositing a second polycrystalline silicon to cover the insulating layer and the contact hole by etching. Forming a control gate by patterning into a shape of Heat treatment of the substrate, said first through said contact hole impurities in the control gate
Forming a second conductivity type diffusion layer by diffusing it into the conductivity type well.

【0013】そして、選択用トランジスタを設ける場
合、記憶素子の絶縁膜の形成時に、選択用トランジスタ
のゲート絶縁膜を形成し、コントロールゲートの形成時
に、選択用トランジスタの選択ゲートを形成することが
できる。さらに、選択ゲートと半導体基板との間に第2
保護スイッチ部を設ける場合、ゲート絶縁膜の形成時
に、前記選択用トランジスタに接続する第2保護ダイオ
ードの形成領域に絶縁膜を形成し、前記コンタクトホー
ルの形成時に、第2保護ダイオードの形成領域の絶縁膜
に第2コンタクトホールを形成し、選択ゲートは第2コ
ンタクトホールを覆って設け、半導体基板の熱処理時
に、選択ゲート中の不純物を前記第1導電型ウエルに拡
散するとよい。
When a selection transistor is provided, a gate insulating film of the selection transistor can be formed when the insulating film of the storage element is formed, and a selection gate of the selection transistor can be formed when the control gate is formed. . Further, the second between the select gate and the semiconductor substrate
When the protection switch section is provided, an insulating film is formed in a formation region of the second protection diode connected to the selection transistor when forming the gate insulation film, and a formation region of the second protection diode is formed when forming the contact hole. Preferably, a second contact hole is formed in the insulating film, a select gate is provided to cover the second contact hole, and impurities in the select gate are diffused into the first conductivity type well during heat treatment of the semiconductor substrate.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明に係る不揮発性半導体記憶
装置およびその製造方法の好ましい実施の形態を、添付
図面に従って詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a nonvolatile semiconductor memory device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0015】図1は、本発明の第1実施の形態に係る不
揮発性半導体装置の構造を示す図であって、(a)は平
面図、(b)は(a)のA−A線に沿った断面図、
(c)は等価回路図である。図1において、半導体記憶
装置10は、同図(b)に示したように、第1導電型半
導体基板として、例えば、p型半導体基板12の上部に
p型ウエル14が形成してある。さらに、p型ウエル1
4の上部には、素子分離領域に形成したフィールド酸化
膜16によって複数の素子形成領域が区画されており、
これらの素子形成領域に記憶素子(メモリセル)18と
保護スイッチ部となっている保護ダイオード20とが形
成してある。
FIGS. 1A and 1B are views showing the structure of a nonvolatile semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a plan view, and FIG. Sectional view along
(C) is an equivalent circuit diagram. In FIG. 1, the semiconductor memory device 10 has a p-type well 14 formed on a p-type semiconductor substrate 12, for example, as a first conductivity type semiconductor substrate, as shown in FIG. Furthermore, p-type well 1
4, a plurality of element formation regions are defined by a field oxide film 16 formed in the element isolation region.
A memory element (memory cell) 18 and a protection diode 20 serving as a protection switch are formed in these element formation regions.

【0016】各記憶素子18は、マトリックス状に配置
してあって、p型ウエル14の上部にドレイン領域とソ
ース領域とのn型半導体(n+ )の拡散層21、22が
形成され(同図(a)参照)、その上にシリコン酸化膜
(SiO2 )などからなるトンネル酸化膜24が設けて
ある。また、トンネル酸化膜24の上部には、n型半導
体(n型ポリシリコン)からなるフローティングゲート
26が設けてあり、その上にONO膜からなる絶縁層2
8を介してn型半導体(n型ポリシリコン)からなるコ
ントロールゲート30が重ねて設けてある。そして、拡
散層21には、図1(c)に示したアルミ配線からなる
ビット線46とのコンタクト32が形成してある。
Each of the storage elements 18 is arranged in a matrix, and diffusion layers 21 and 22 of an n-type semiconductor (n + ) of a drain region and a source region are formed above a p-type well 14. As shown in FIG. 1A, a tunnel oxide film 24 made of a silicon oxide film (SiO 2 ) is provided thereon. A floating gate 26 made of an n-type semiconductor (n-type polysilicon) is provided above the tunnel oxide film 24, and an insulating layer 2 made of an ONO film is provided thereon.
A control gate 30 made of an n-type semiconductor (n-type polysilicon) is provided with the control gate 8 interposed therebetween. Then, the contact 32 with the bit line 46 made of the aluminum wiring shown in FIG. 1C is formed in the diffusion layer 21.

【0017】保護ダイオード20は、p型ウエル14の
上部に形成されたカソードとなるn型半導体からなる拡
散層34とアノードとなるp型ウエル14とによって形
成してある。そして、コントロールゲート30は、ワー
ド線を形成していて、保護ダイオード20の形成領域を
超えて延在しており、p型ウエル14の上部に設けたn
型半導体からなる拡散層34にコンタクトホール36を
介して接触している。
The protection diode 20 is formed by a diffusion layer 34 formed of an n-type semiconductor serving as a cathode and formed on the p-type well 14 and a p-type well 14 serving as an anode. The control gate 30 forms a word line, extends beyond the region where the protection diode 20 is formed, and is provided above the p-type well 14.
It is in contact with a diffusion layer 34 made of a mold semiconductor via a contact hole 36.

【0018】この拡散層34は、詳細を後述するよう
に、コントロールゲート30中の不純物をp型ウエル1
4に拡散して形成してある。
As will be described later in detail, the diffusion layer 34 is formed by removing impurities in the control gate 30 from the p-type well 1.
4 is formed.

【0019】拡散層34は、図1(b)に示したよう
に、フィールド酸化膜16の下部に設けられたチャネル
ストッパ38と所定の間隙gを隔てて形成してあって、
保護ダイオード20の所定の作動電圧を確実に得ること
ができるようにしてある。この実施の形態の場合、間隙
gは、0.3〜0.8μm程度にしてあって、拡散層3
4とチャネルストッパ38との間に、コントロールゲー
ト30に印加される書き込み電圧(10〜13V)、読
み出し電圧(1〜6V)若くは消去電圧(10〜13
V)より大きい14V以上の電位差が生じたときに作動
し、コントロールゲート30と半導体基板12とを導通
するようになっている。そして、保護ダイオード20
は、各セルアレイ(ワード線)に対して少なくとも1つ
設けてある。
As shown in FIG. 1B, the diffusion layer 34 is formed at a predetermined gap g from a channel stopper 38 provided below the field oxide film 16.
A predetermined operating voltage of the protection diode 20 can be reliably obtained. In the case of this embodiment, the gap g is about 0.3 to 0.8 μm,
4 and the channel stopper 38, a write voltage (10 to 13V), a read voltage (1 to 6V) or an erase voltage (10 to 13V) applied to the control gate 30.
V), which is activated when a potential difference of 14 V or more is generated, and the control gate 30 and the semiconductor substrate 12 are electrically connected. And the protection diode 20
Are provided for each cell array (word line).

【0020】コントロールゲート30の上部は、シリコ
ン酸化膜などからなる層間絶縁膜40によって覆われて
いる。そして、層間絶縁膜40の適宜の箇所には、コン
タクト42を介してコントロールゲート30とアルミ配
線44とを接続する接続孔42が形成してある。なお、
記憶素子18のソースは、図1(c)に示したように、
ソース線31に接続される。
The upper part of the control gate 30 is covered with an interlayer insulating film 40 made of a silicon oxide film or the like. A connection hole 42 for connecting the control gate 30 to the aluminum wiring 44 via a contact 42 is formed at an appropriate position in the interlayer insulating film 40. In addition,
The source of the storage element 18 is, as shown in FIG.
Connected to source line 31.

【0021】このように構成した第1実施の形態に係る
半導体記憶装置10においては、コントロールゲート3
0を形成する多結晶シリコンが堆積されたのちの各工
程、例えば、フローティングゲートやコントロールゲー
ト電極の形成のためのエッチング、ソース形成領域、ド
レイン形成領域へのイオン注入、さらには接続孔の開孔
やアルミ配線を所定の形状にパターニングするためのエ
ッチングの際などに、トンネル酸化膜24の上部に電荷
(Process-Induced Charge)が蓄積されるような場合、
コントロールゲート30が保護ダイオード20の形成領
域を介してp型ウエル14に接続されているため、この
接続部を通じて電荷が半導体基板12に流れる。このた
め、トンネル酸化膜24は、大きな電位差が作用しない
ため膜質の劣化が防止され、フローティングゲート26
に注入した電子が漏れるのを防ぐことができる。従っ
て、半導体記憶装置10のデータ保持特性を大幅に向上
することができ、信頼性の高い不揮発性半導体記憶装置
を得ることができる。
In the semiconductor memory device 10 according to the first embodiment thus configured, the control gate 3
Steps after polycrystalline silicon forming 0 is deposited, for example, etching for forming a floating gate and a control gate electrode, ion implantation into a source formation region and a drain formation region, and further opening of a connection hole When charges (Process-Induced Charge) are accumulated on the top of the tunnel oxide film 24 at the time of etching for patterning the aluminum wiring into a predetermined shape or the like,
Since the control gate 30 is connected to the p-type well 14 through the formation region of the protection diode 20, charges flow to the semiconductor substrate 12 through this connection. Therefore, the tunnel oxide film 24 is not affected by a large potential difference, so that the film quality is prevented from deteriorating.
The leakage of the electrons injected into the semiconductor device can be prevented. Therefore, the data retention characteristics of the semiconductor memory device 10 can be greatly improved, and a highly reliable nonvolatile semiconductor memory device can be obtained.

【0022】すなわち、半導体記憶装置10と従来のス
タックト型記憶装置とにデータを書き込んだのち、25
0℃の恒温室に放置したところ、図2に示したように、
従来の記憶装置(従来例)では、時間の経過とともにデ
ータ保持率が急速に低下するのに対して、上記実施の形
態に係る半導体記憶装置10(実施例)の場合、500
時間の経過後もほとんどデータ保持率が低下しなかっ
た。
That is, after writing data to the semiconductor memory device 10 and the conventional stacked memory device, 25
When left in a constant temperature room at 0 ° C., as shown in FIG.
In the conventional storage device (conventional example), the data retention rate rapidly decreases with the passage of time, whereas in the case of the semiconductor storage device 10 (embodiment) according to the above embodiment, 500
After the elapse of time, the data retention rate hardly decreased.

【0023】しかも、保護ダイオード20は、拡散層3
4がチャネルストッパ38と間隙gを隔てて形成してあ
り、記憶素子18への書き込み電圧、読み出し電圧およ
び消去電圧より大きな電位差が生じたときに作動するよ
うになっており、書き込み動作、読み出し動作、および
消去動作に支障をきたすことがない。また、コントロー
ルゲート30に異常な高電圧が作用したとしても、トン
ネル酸化膜24の電圧破壊が防止される。また、半導体
記憶装置10は、コントロールゲート30が直接保護ダ
イオード20に接続してあるため、両者を接続するアル
ミ配線が不要であって、構造を簡素にできるとともに、
製造工程の簡略化を図ることができる。
In addition, the protection diode 20 is
4 is formed with a gap g from the channel stopper 38, and operates when a potential difference larger than a write voltage, a read voltage, and an erase voltage to the storage element 18 is generated. , And erase operation. Further, even if an abnormally high voltage acts on control gate 30, voltage breakdown of tunnel oxide film 24 is prevented. In addition, since the control gate 30 is directly connected to the protection diode 20, the semiconductor memory device 10 does not require an aluminum wiring for connecting the two, and the structure can be simplified.
The manufacturing process can be simplified.

【0024】図3、図4は、第1実施の形態に係る半導
体記憶装置10の製造方法の説明図である。まず、図3
(a)に示したように、従来と同様にしてp型半導体基
板12の表層部にホウ素イオンを注入してp型ウエル1
4を形成したのち、ウエル14の上部に酸化膜(SiO
2膜)を介して窒化ケイ素(シリコン窒化Si34)膜
50をCVD法などによって形成し、さらに素子形成領
域にレジスト膜52を形成後、フォトエッチング法など
によって素子分離領域のシリコン窒化膜50とを除去す
る。
FIGS. 3 and 4 are views for explaining a method of manufacturing the semiconductor memory device 10 according to the first embodiment. First, FIG.
As shown in FIG. 1A, boron ions are implanted into the surface layer of the p-type semiconductor
4 is formed, and an oxide film (SiO 2) is formed on the well 14.
A silicon nitride (silicon nitride Si 3 N 4 ) film 50 is formed by a CVD method or the like via a second film), a resist film 52 is formed in an element formation region, and a silicon nitride film in an element isolation region is formed by a photoetching method or the like. And 50 are removed.

【0025】次に、レジスト膜52を除去後、図3
(b)に示したように、素子形成領域のシリコン窒化膜
50上にレジスト膜52を形成する。この際、素子形成
領域のうち、保護ダイオード20を形成する領域には、
シリコン窒化膜50周縁部の端部から一定間隙離れた周
縁部までレジスト膜52を形成する。その後、このレジ
スト膜52をマスクにしイオンビーム54を照射して、
素子分離領域にホウ素イオンを注入し、チャネルストッ
パ38を形成する。なお、このシリコン窒化膜50周縁
部の端部からの一定間隙は、前述の間隙gに対応し、保
護ダイオード20の所定の作動電圧を確実に得ることが
できるように設定する。この実施の形態の場合、間隙g
は、前述のように0.3〜0.8μm程度である。
Next, after removing the resist film 52, FIG.
As shown in (b), a resist film 52 is formed on the silicon nitride film 50 in the element formation region. At this time, in the element formation region, the region where the protection diode 20 is formed is:
A resist film 52 is formed from the edge of the peripheral portion of the silicon nitride film 50 to the peripheral portion separated by a predetermined gap. Thereafter, the resist film 52 is used as a mask to irradiate an ion beam 54,
A channel stopper 38 is formed by implanting boron ions into the element isolation region. The predetermined gap from the edge of the peripheral portion of the silicon nitride film 50 corresponds to the above-mentioned gap g, and is set so that a predetermined operating voltage of the protection diode 20 can be reliably obtained. In the case of this embodiment, the gap g
Is about 0.3 to 0.8 μm as described above.

【0026】次に、レジスト膜52を除去したのち、シ
リコン窒化膜50をマスクにした熱酸化をし、図3
(c)に示したように、素子分離領域を選択的に酸化し
てフィールド酸化膜16を形成する。その後、ウヱット
エッチング法によってp型ウエル14の上部の酸化膜
(SiO2膜)とシリコン窒化膜50とを除去し、さら
に熱酸化法などによって、p型ウエル14の上部に所定
の厚さを有するシリコン酸化膜などからなるトンネル酸
化膜24と、保護ダイオードの形成領域にシリコン酸化
膜などからなる絶縁膜56を同時に形成する。
Next, after removing the resist film 52, thermal oxidation is performed using the silicon nitride film 50 as a mask.
As shown in (c), the field oxide film 16 is formed by selectively oxidizing the element isolation region. Thereafter, the oxide film (SiO 2 film) and the silicon nitride film 50 on the p-type well 14 are removed by wet etching, and a predetermined thickness is formed on the p-type well 14 by a thermal oxidation method or the like. At the same time, a tunnel oxide film 24 made of a silicon oxide film or the like having an appropriate thickness and an insulating film 56 made of a silicon oxide film or the like are simultaneously formed in a region where a protection diode is formed.

【0027】このようにp型ウエル14及びチャネルス
トッパ38を形成した後、フィールド酸化膜16を形成
する方法の他、p型ウエル14及びチャネルストッパ3
8の別の形成方法として、フィールド酸化膜を形成した
後、p型ウエル14及びチャネルストッパ38を形成す
る方法もある。
After the formation of the p-type well 14 and the channel stopper 38, the p-type well 14 and the channel stopper 3 are formed in addition to the method of forming the field oxide film 16.
As another forming method of No. 8, there is a method of forming a p-type well 14 and a channel stopper 38 after forming a field oxide film.

【0028】p型ウエル14、チャネルストッパ38、
トンネル酸化膜24及び絶縁膜56を形成後、 p型ウ
エル14の上部に多結晶シリコンを所定の厚さ堆積し、
リンをドーピングしてn型半導体とし、フォトエッチン
グ法によりレジスト膜をマスクとしてエッチングして所
定形状のフローティングゲート26を形成する(図3
(d)参照)。多結晶シリコンへのリンのドーピング
は、堆積した多結晶シリコンへのイオン注入や、塩化ホ
スホリン(POCl3 )をキャリアガスとし導入するこ
となどにより行なうことができる。次に、p型ウエル1
4の上部にシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン
酸化膜を順次積層したいわゆるONO膜を堆積し、これ
を所定の形状にフォトエッチング法によりエッチングし
てフローティングゲート26の上に絶縁層28を形成す
る。
A p-type well 14, a channel stopper 38,
After forming the tunnel oxide film 24 and the insulating film 56, polycrystalline silicon is deposited on the p-type well 14 to a predetermined thickness,
Phosphorus is doped into an n-type semiconductor, and the floating gate 26 having a predetermined shape is formed by photoetching using the resist film as a mask (FIG. 3).
(D)). The doping of polycrystalline silicon with phosphorus can be performed by ion implantation into the deposited polycrystalline silicon, or by introducing phosphorous chloride (POCl 3 ) as a carrier gas. Next, p-type well 1
A so-called ONO film, in which a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxide film are sequentially laminated, is deposited on the upper part of the substrate 4 and is etched into a predetermined shape by a photo-etching method to form an insulating layer 28 on the floating gate 26. I do.

【0029】その後、図4(e)に示したように、フォ
トエッチング法により、ウエル14の上方にレジスト膜
58を形成したのち、スルーホール60を介して絶縁膜
56を選択的に除去してコンタクトホール36を形成す
る。そして、図4(f)に示したように、レジスト58
を除去したのち、多結晶シリコン層を堆積して前記と同
様にしてリンを拡散させ、フォトエッチング法によりこ
れを所定の形状にパターニングしてn型半導体からなる
コントロールゲート30を形成する。次に、コントロー
ルゲート30を形成したn型半導体基板12を熱処理
し、コントロールゲート30中に含まれている不純物
(リン)をp型ウエル14の上部に拡散させて保護ダイ
オード20のカソードとなるn型の拡散層34を形成す
る。
Thereafter, as shown in FIG. 4E, a resist film 58 is formed above the well 14 by a photoetching method, and then the insulating film 56 is selectively removed through the through hole 60. A contact hole 36 is formed. Then, as shown in FIG.
Then, a polycrystalline silicon layer is deposited, phosphorus is diffused in the same manner as described above, and this is patterned into a predetermined shape by a photoetching method to form a control gate 30 made of an n-type semiconductor. Next, the n-type semiconductor substrate 12 on which the control gate 30 is formed is subjected to a heat treatment, and the impurity (phosphorus) contained in the control gate 30 is diffused into the upper part of the p-type well 14 so that n serving as a cathode of the protection diode 20 is formed. A mold diffusion layer 34 is formed.

【0030】以下、従来と同様にしてフォトエッチング
法によりフローティングゲートやコントロールゲート電
極を形成後、ソース形成領域とドレイン形成領域にリン
やヒ素をイオン注入してn型の拡散層を形成するととも
に、層間絶縁膜の形成、コンタクトの形成、アルミ配線
を形成して半導体記憶装置10にする。
After the floating gate and the control gate electrode are formed by the photo-etching method in the same manner as in the prior art, phosphorus and arsenic are ion-implanted into the source forming region and the drain forming region to form an n-type diffusion layer. The semiconductor memory device 10 is formed by forming an interlayer insulating film, forming a contact, and forming an aluminum wiring.

【0031】図5は、第2実施の形態に係る半導体記憶
装置の構造図であって、(a)は平面図であり、(b)
は(a)のB−B線に沿った断面図である。図5におい
て、半導体記憶装置61は、記憶素子18は、第1実施
形態と同様に、コントロールゲート30が本図(b)に
図示しない保護ダイオード20を介してp型半導体基板
12に接続してある。そして、図5(a)に示したよう
に、コントロールゲート30と平行に選択用トランジス
タ62の選択ゲート64が設けてある。この選択用トラ
ンジスタ62は、書き込み動作若しくは読み出し動作若
しくは消去動作を行なわせる任意の記憶素子18を選択
するもので、同図(b)に示したように、p型ウエル1
4との間にシリコン酸化膜により形成したゲート酸化膜
(ゲート絶縁膜)66を有している。そして、選択ゲー
ト64の一側には、ドレイン領域となるn型拡散層68
が形成してある。なお、(b)に示した符号70は、ソ
ース線を構成しているアルミ配線である。
FIGS. 5A and 5B are structural views of the semiconductor memory device according to the second embodiment, wherein FIG. 5A is a plan view and FIG.
FIG. 3A is a cross-sectional view along the line BB in FIG. In FIG. 5, in the semiconductor storage device 61, the storage element 18 has the control gate 30 connected to the p-type semiconductor substrate 12 via the protection diode 20 not shown in FIG. is there. Then, as shown in FIG. 5A, a selection gate 64 of the selection transistor 62 is provided in parallel with the control gate 30. The selection transistor 62 selects an arbitrary storage element 18 for performing a writing operation, a reading operation or an erasing operation. As shown in FIG.
A gate oxide film (gate insulating film) 66 made of a silicon oxide film is provided between the gate oxide film and the gate oxide film. An n-type diffusion layer 68 serving as a drain region is provided on one side of the selection gate 64.
Is formed. In addition, reference numeral 70 shown in (b) denotes an aluminum wiring constituting a source line.

【0032】このように構成した第2実施の形態は、記
憶素子18と選択用トランジスタ62とを一体に形成し
たことにより、記憶素子の過剰消去が防止できるととも
に、微細化に伴うパンチスルーを防止することもでき
る。そして、この半導体記憶装置61を製造する場合、
ゲート酸化膜66は第1実施の形態に示した絶縁膜56
と同時に形成され、選択ゲート64はコントロールゲー
ト30と同時に形成される。
In the second embodiment constructed as described above, since the storage element 18 and the selection transistor 62 are integrally formed, excessive erasure of the storage element can be prevented, and punch-through due to miniaturization is prevented. You can also. When manufacturing the semiconductor storage device 61,
The gate oxide film 66 is the same as the insulating film 56 shown in the first embodiment.
The selection gate 64 is formed simultaneously with the control gate 30.

【0033】なお、選択用トランジスタ61の選択ゲー
ト64と半導体基板12との間に第2保護スイッチ部で
ある第2保護ダイオード(図示せず)を形成し、トラン
ジスタ61側の電荷(Process-Induced Charge)の堆積
によるゲート酸化膜66の劣化を防止することができ
る。そして、第2保護ダイオードは、前記した保護ダイ
オード20の形成工程と同じ工程において形成すること
ができる。
A second protection diode (not shown), which is a second protection switch section, is formed between the selection gate 64 of the selection transistor 61 and the semiconductor substrate 12, and charges on the transistor 61 side (Process-Induced). Charge) can be prevented from deteriorating the gate oxide film 66. Then, the second protection diode can be formed in the same step as the step of forming the protection diode 20 described above.

【0034】図6は、第3実施の形態を示したものであ
り、(a)はその平面図、(b)は(a)のC−C線に
沿った断面図である。この第3実施の形態に係る半導体
記憶装置72は、図6(b)に明示されているように、
保護ダイオード20を構成しているn型拡散層34とコ
ントロールゲート30とがアルミ配線44によって接続
してある。すなわち、保護ダイオード20は、コントロ
ールゲート30の側方に形成してある。そして、p型ウ
エル14の上方を覆って設けた層間絶縁膜40には、拡
散層34と対応した位置にコンタクトホール74が形成
してあって、このコンタクトホール74を介してアルミ
配線44が拡散層34に接続してある。
FIGS. 6A and 6B show the third embodiment, wherein FIG. 6A is a plan view thereof, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line CC of FIG. The semiconductor memory device 72 according to the third embodiment has a structure as shown in FIG.
The n-type diffusion layer 34 forming the protection diode 20 and the control gate 30 are connected by an aluminum wiring 44. That is, the protection diode 20 is formed on the side of the control gate 30. A contact hole 74 is formed in the interlayer insulating film 40 provided over the p-type well 14 at a position corresponding to the diffusion layer 34, and the aluminum wiring 44 is diffused through the contact hole 74. Connected to layer 34.

【0035】また、アルミ配線44は、コンタクト42
を介してコントロールゲート30に接続してある。
The aluminum wiring 44 is connected to the contact 42
Is connected to the control gate 30 via the.

【0036】このように構成した第3実施の形態におい
ては、アルミ配線44を形成したのちの工程における電
荷(Process-Induced Charge)の蓄積が防止され、トン
ネル酸化膜24の膜質の劣化を防ぐことができる。
In the third embodiment configured as described above, accumulation of charges (Process-Induced Charge) in the process after the formation of the aluminum wiring 44 is prevented, and deterioration of the film quality of the tunnel oxide film 24 is prevented. Can be.

【0037】以上述べたように、情報を電気的に消去し
再書き込みできる、いわゆるフラッシュメモリを一つの
実施の態様として説明したが、特にフラシュメモリに限
定されることなく、例えば、情報の消すときに紫外線で
一挙に情報を消去し、電気的に再書き込みする、いわゆ
るEPROM(electrically programmable read only
memory)や、さらに電気的に消去して再書き込みができ
る、いわゆるEEPROM(electrically erasable re
ad only memory)においても本発明は有効である。
As described above, a so-called flash memory capable of electrically erasing and rewriting information has been described as an embodiment. However, the present invention is not particularly limited to a flash memory. A so-called EPROM (Electrically Programmable Read Only)
memory) or a so-called EEPROM (electrically erasable rewrite) that can be electrically erased and rewritten.
The present invention is also effective in ad only memory).

【0038】なお、 EPROMの場合には、前記保護
ダイオードは、記憶素子への書き込み電圧および読み出
し電圧より大きな電位差が生じたときに作動するように
設定すればよい。
In the case of an EPROM, the protection diode may be set to operate when a potential difference larger than a write voltage and a read voltage to the storage element occurs.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上に説明したように、エッチングやソ
ース、ドレイン形成領域へのイオン注入などによりイオ
ンビームが照射され、電荷(Process-Induced Charge)
が蓄積されると保護スイッチ部が作動してコントロール
ゲートと半導体基板とが導通するため、蓄積された電荷
(Process-Induced Charge)が容量の大きな半導体基板
に流れ、トンネル酸化膜に生ずる電位差を小さくするこ
とができる。このため、トンネル酸化膜の膜質の劣化が
防止されてフローティングゲートに注入された電子の漏
れを防げ、不揮発性半導体記憶装置のデータ保持特性を
大幅に向上することができ、信頼性向上させることがで
きる。しかも、保護スイッチ部は、コントロールゲート
に印加される書き込み電圧と読み出し電圧と消去電圧と
のいずれより大きな電位差によって作動するようになっ
ているため、書き込み動作や読み出し動作や消去動作に
何ら影響を与えることがない。また、コントロールゲー
トに予測しない異常な電圧が印加されたとしても、トン
ネル酸化膜の電圧破壊が防止でき、不揮発性半導体記憶
装置の信頼性を向上することができる。
As described above, an ion beam is irradiated by etching, ion implantation into a source / drain formation region, and the like, and a charge (Process-Induced Charge) is obtained.
When the charge is accumulated, the protection switch section is activated and the control gate and the semiconductor substrate are electrically connected, so that the accumulated charge (Process-Induced Charge) flows to the semiconductor substrate having a large capacity, and the potential difference generated in the tunnel oxide film is reduced. can do. As a result, the quality of the tunnel oxide film is prevented from deteriorating, the leakage of electrons injected into the floating gate can be prevented, and the data retention characteristics of the nonvolatile semiconductor memory device can be significantly improved, and the reliability can be improved. it can. In addition, since the protection switch section operates by a potential difference larger than any of the write voltage, the read voltage, and the erase voltage applied to the control gate, it has no effect on the write operation, the read operation, and the erase operation. Nothing. Further, even if an unexpected unexpected voltage is applied to the control gate, voltage breakdown of the tunnel oxide film can be prevented, and the reliability of the nonvolatile semiconductor memory device can be improved.

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

【図1】本発明の第1実施の形態に係る不揮発性半導体
記憶装置の構造を示す図であって、(a)は平面図であ
り、(b)は(a)のA−A線に沿った断面図であり、
(c)は等価回路図である。
FIGS. 1A and 1B are diagrams showing a structure of a nonvolatile semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention, wherein FIG. 1A is a plan view, and FIG. FIG.
(C) is an equivalent circuit diagram.

【図2】本発明の実施例と従来例とを高温に保持したと
きのデータ保持率を比較する図である。
FIG. 2 is a diagram comparing the data retention rates when the embodiment of the present invention and the conventional example are kept at a high temperature.

【図3】第1実施の形態に係る半導体記憶装置を製造す
る工程の一部の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a part of a step of manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment.

【図4】第1実施の形態に係る半導体記憶装置を製造す
る工程の一部の説明図であって、図3に後続する工程の
説明図である。
4 is an explanatory diagram of a part of a process of manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment, and is an explanatory diagram of a process subsequent to FIG. 3;

【図5】第2実施の形態に係る半導体記憶装置の構造図
であって、(a)はその平面図であり、(b)は(a)
のB−B線に沿った断面図である。
FIGS. 5A and 5B are structural views of a semiconductor memory device according to a second embodiment, wherein FIG. 5A is a plan view and FIG.
It is sectional drawing along the BB line of FIG.

【図6】第3実施の形態に係る半導体記憶装置の構造図
であって、(a)はその平面図であり、(b)は(a)
のC−C線に沿った断面図である。
FIGS. 6A and 6B are structural views of a semiconductor memory device according to a third embodiment, wherein FIG. 6A is a plan view thereof and FIG.
FIG. 5 is a sectional view taken along the line CC of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 半導体記憶装置 12 p型半導体基板 14 p型ウエル 16 フィールド酸化膜 18 記憶素子 20 保護スイッチ部(保護ダイオード) 24 トンネル酸化膜 26 フローティングゲート 28 絶縁層 30 コントロールゲート 34 拡散層 38 チャネルストッパ 44 アルミ配線 56 絶縁膜 61 半導体記憶装置 62 選択用トランジスタ 64 選択ゲート 66 ゲート絶縁膜(ゲート酸化膜) 72 半導体記憶装置 Reference Signs List 10 semiconductor storage device 12 p-type semiconductor substrate 14 p-type well 16 field oxide film 18 storage element 20 protection switch section (protection diode) 24 tunnel oxide film 26 floating gate 28 insulating layer 30 control gate 34 diffusion layer 38 channel stopper 44 aluminum wiring 56 Insulating film 61 Semiconductor memory device 62 Selection transistor 64 Select gate 66 Gate insulating film (gate oxide film) 72 Semiconductor memory device

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フローティングゲートとコントロールゲ
ートとを備えた記憶素子を有する不揮発性半導体記憶装
置において、前記コントロールゲートと半導体基板との
間に設けられ、前記コントロールゲートに印加される書
き込み電圧、読み出し電圧及び消去電圧のいずれより大
きな前記コントロールゲートと前記半導体基板との間の
電位差によって作動し、両者を導通させる保護スイッチ
部が設けられていることを特徴とする不揮発性半導体記
憶装置。
1. A nonvolatile semiconductor memory device having a storage element having a floating gate and a control gate, wherein a write voltage and a read voltage are provided between the control gate and a semiconductor substrate and applied to the control gate. And a protection switch unit that operates by a potential difference between the control gate and the semiconductor substrate which is higher than any one of an erase voltage and an electrical connection between the control gate and the semiconductor substrate.
【請求項2】 請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装
置において、前記保護スイッチ部は、前記半導体基板の
上部に形成したウエルと拡散層とからなる保護ダイオー
ドであることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein said protection switch section is a protection diode comprising a well formed above said semiconductor substrate and a diffusion layer. Semiconductor storage device.
【請求項3】 請求項2に記載の不揮発性半導体記憶装
置において、前記拡散層は、前記コントロールゲート中
の不純物を前記ウエル中に拡散させて形成することを特
徴とする不揮発性半導体記憶装置。
3. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 2, wherein said diffusion layer is formed by diffusing an impurity in said control gate into said well.
【請求項4】 請求項2または3に記載の不揮発性半導
体記憶装置において、前記拡散層は、前記記憶素子との
間に形成したフィールド酸化膜の下部に設けたチャネル
ストッパと間隙を隔てて形成され、前記間隙は、前記書
き込み電圧と前記読み出し電圧と前記消去電圧とのいず
れにも耐え得る幅を有していることを特徴とする不揮発
性半導体記憶装置。
4. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 2, wherein said diffusion layer is formed with a gap from a channel stopper provided below a field oxide film formed between said diffusion layer and said memory element. The nonvolatile semiconductor memory device, wherein the gap has a width that can withstand all of the write voltage, the read voltage, and the erase voltage.
【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかに記載の不
揮発性半導体記憶装置において、前記半導体基板には、
複数の前記記憶素子が形成してあるとともに、書き込み
若しくは読み出し若しくは消去動作を行なわせる任意の
前記記憶素子を選択する選択用トランジスタが形成して
あることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
5. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein said semiconductor substrate comprises:
A nonvolatile semiconductor memory device comprising: a plurality of storage elements; and a selection transistor for selecting an arbitrary storage element for performing a write, read, or erase operation.
【請求項6】 請求項5に記載の不揮発性半導体記憶装
置において、前記選択用トランジスタは、選択ゲートと
前記半導体基板との間に第2の保護スイッチ部が形成し
てあることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
6. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 5, wherein said selection transistor has a second protection switch portion formed between a selection gate and said semiconductor substrate. Non-volatile semiconductor storage device.
【請求項7】 フローティングゲートとコントロールゲ
ートとを備えた記憶素子を有する不揮発性半導体記憶装
置の製造方法において、 第1導電型半導体基板の上部に第1導電型ウエル、素子
分離領域にチャネルストッパおよびフィールド酸化膜を
形成する工程と、 前記第1導電型ウエルの上部にトンネル酸化膜を形成す
る工程と、 前記トンネル酸化膜の上に第1の多結晶シリコンを堆積
して所定の形状にエッチングしてフローティングゲート
を形成する工程と、 前記フローティングゲートの上部に絶縁層を形成する工
程と、 保護ダイオードの形成領域に絶縁膜を形成したのち、絶
縁膜を覆ってレジスト膜を設けて所定の形状にパターニ
ングし、エッチングにより前記絶縁膜にコンタクトホー
ルを設ける工程と、 前記絶縁層と前記コンタクトホールとを覆って第2の多
結晶シリコンを堆積して所定の形状にパターニングして
コントロールゲートを形成する工程と、 前記コントロールゲートを形成した前記半導体基板を熱
処理し、コントロールゲート中の不純物を前記コンタク
トホールを介して前記第1導電型ウエルに拡散させて第
2導電型拡散層を形成する工程と、 を有すること特徴とする不揮発性半導体記憶装置の製造
方法。
7. A method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device having a storage element having a floating gate and a control gate, comprising: a first conductivity type well on a first conductivity type semiconductor substrate; a channel stopper in an element isolation region; Forming a field oxide film; forming a tunnel oxide film on the first conductivity type well; depositing first polycrystalline silicon on the tunnel oxide film and etching it into a predetermined shape; Forming an insulating layer on the floating gate, forming an insulating film in a region where the protection diode is formed, and providing a resist film over the insulating film to form a predetermined shape. Providing a contact hole in the insulating film by patterning and etching; and contacting the insulating layer with the contact layer. Forming a control gate by depositing a second polycrystalline silicon covering the tohole and patterning the same into a predetermined shape; and heat-treating the semiconductor substrate on which the control gate has been formed to remove impurities in the control gate. Forming a second-conductivity-type diffusion layer by diffusing the first-conductivity-type well through a contact hole.
【請求項8】 請求項7に記載の不揮発性半導体記憶装
置の製造方法において、前記記憶素子を複数形成すると
ともに、前記絶縁膜の形成時に、書き込み若しくは読み
出し若しくは消去動作を行なわせる任意の前記記憶素子
を選択する選択用トランジスタのゲート絶縁膜を形成
し、前記コントロールゲートの形成時に、前記選択用ト
ランジスタの選択ゲートを形成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。
8. The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 7, wherein said storage element is formed in a plurality, and a write, read, or erase operation is performed when said insulating film is formed. A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, comprising: forming a gate insulating film of a selection transistor for selecting an element; and forming a selection gate of the selection transistor when forming the control gate.
【請求項9】 請求項8に記載の不揮発性半導体記憶装
置の製造方法において、前記ゲート絶縁膜の形成時に、
前記選択用トランジスタに接続する第2保護ダイオード
の形成領域に絶縁膜を形成し、前記コンタクトホールの
形成時に、前記第2保護ダイオードの形成領域の絶縁膜
に第2コンタクトホールを形成し、前記選択ゲートは第
2コンタクトホールを覆って設け、前記半導体基板の熱
処理時に、選択ゲート中の不純物を前記第1導電型ウエ
ルに拡散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。
9. The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 8, wherein, when forming the gate insulating film,
Forming an insulating film in a formation region of a second protection diode connected to the selection transistor, forming a second contact hole in the formation film of the second protection diode when forming the contact hole; A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, wherein a gate is provided so as to cover a second contact hole, and an impurity in a select gate is diffused into the first conductivity type well during heat treatment of the semiconductor substrate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009259945A (en) * 2008-04-15 2009-11-05 Panasonic Corp Semiconductor device and fabrication method for the same

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