JPH11284087A - Nonvolatile semiconductor memory and manufacture thereof - Google Patents

Nonvolatile semiconductor memory and manufacture thereof

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Publication number
JPH11284087A
JPH11284087A JP10085554A JP8555498A JPH11284087A JP H11284087 A JPH11284087 A JP H11284087A JP 10085554 A JP10085554 A JP 10085554A JP 8555498 A JP8555498 A JP 8555498A JP H11284087 A JPH11284087 A JP H11284087A
Authority
JP
Japan
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film
insulating film
gate
forming
floating gate
Prior art date
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Pending
Application number
JP10085554A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Ono
正寛 小野
Yutaka Ota
豊 太田
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP10085554A priority Critical patent/JPH11284087A/en
Publication of JPH11284087A publication Critical patent/JPH11284087A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a long write/erase life and enable the reduction of the erase voltage, by forming many columnar protrusions on a floating gate, and flowing a tunnel current from the top end of the protrusion to erase information. SOLUTION: A plurality of columnar protrusions 3b are formed on the top face of a floating gate 5, and protrusions 3c are formed on the columnar protrusions 3b tops. The tops of the protrusions 3c locate near a control gate 8 and hence an electric field concentration occurs to flow a Fowler- Nordheim(FN) tunnel current, thereby erasing information. Since the many columnar protrusions 3b are formed on the top face of the floating gate 5, the write and erase of information are repeated and the FN tunnel current flows from other columnar protrusion 3b, if a tunnel insulation film 6 covering one columnar protrusion 3b deteriorates to make the FN tunnel current hard to flow.

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、さらに詳しく言えば、ス
プリットゲート型フラッシュメモリの消去特性の向上、
情報書き換え回数の改善、リバーストンネリング電圧の
低減を目的とする。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an improvement in erasing characteristics of a split gate flash memory.
It aims to improve the number of times of information rewriting and to reduce the reverse tunneling voltage.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、携帯電話やデジタルスチルカメラ
などの応用分野の拡大に伴い、電気的にプログラム及び
消去可能な不揮発性半導体記憶装置(EEPROM; Electrica
llyErasable and Programmable Read Only Memory)が注
目されている。EEPROMはフローティングゲートに電荷が
蓄積されているか否かで2値またはそれ以上の情報を記
録し、フローティングゲートの電荷の有無によるソース
領域とドレイン領域との間の導通の変化によって情報を
読み取る不揮発性半導体記憶装置であり、大きくわけて
スタックゲート型とスプリットゲート型に分類される。
この内スプリットゲート型フラッシュEEPROMは例えば米
国特許第5029130号、第5045488号、50
67108号に記載されている。このスプリットゲート
型フラッシュEEPROMは図5に示すように、半導体基板1
01上に所定間隔を隔てて形成されたドレイン領域11
3及びソース領域114の間にチャネル領域115が形
成されている。チャネル領域115の一部上からソース
領域114の一部上にゲート絶縁膜105を介して延在
するフローティングゲート109が形成され、該フロー
ティングゲート109の上部及び側部をトンネル絶縁膜
110を介して被覆し、かつドレイン領域113の一部
上に延在したコントロールゲート112が形成されてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, with the expansion of application fields such as portable telephones and digital still cameras, nonvolatile semiconductor memory devices (EEPROMs;
llyErasable and Programmable Read Only Memory) is attracting attention. EEPROM records binary or more information depending on whether or not electric charge is accumulated in the floating gate, and reads information by changing the conduction between the source and drain regions depending on the presence or absence of electric charge in the floating gate. A semiconductor memory device, which is roughly classified into a stack gate type and a split gate type.
Among them, the split gate type flash EEPROM is disclosed in, for example, US Pat. Nos. 5,029,130, 5,045,488 and 50.
No. 67108. As shown in FIG. 5, the split gate type flash EEPROM has a semiconductor substrate 1
01 formed at a predetermined interval on drain region 11
A channel region 115 is formed between the source region 3 and the source region 114. A floating gate 109 extending from a part of the channel region 115 to a part of the source region 114 via the gate insulating film 105 is formed, and the upper part and the side part of the floating gate 109 are connected via the tunnel insulating film 110. A control gate 112 that covers and extends over part of the drain region 113 is formed.

【0003】以下にスプリットゲート型フラッシュEEPR
OMセルの動作を述べる。先ず、データを書き込むときに
は、コントロールゲート112とソース領域114に電
圧を印加し(例えばコントロールゲート112に2V、ソ
ース領域114に12V)、チャネル領域115に電流を
流すことによりフローティングゲート109に熱電子を
注入して蓄積させる。また、データを消去するときに
は、ドレイン領域113及びソース領域114を接地
し、コントロールゲート112に高電圧(例えば15V)
を印加することにより、フローティングゲート109に
蓄積されている電子をファウラー・ノルドハイムトンネ
ル電流(Fowler-Nordheim tunneling current、以下FN
トンネル電流と言う)としてコントロールゲート112
へ引き抜く。この時、フローティングゲート109上部
の周辺部には、突起部109aが形成されているため、
ここに電界が集中するため、より低い電圧でFNトンネル
電流を流すことができる。
[0003] A split gate type flash EEPROM will be described below.
The operation of the OM cell will be described. First, when writing data, a voltage is applied to the control gate 112 and the source region 114 (for example, 2 V to the control gate 112 and 12 V to the source region 114), and a current is caused to flow through the channel region 115 so that thermal electrons are applied to the floating gate 109. Inject and allow to accumulate. When erasing data, the drain region 113 and the source region 114 are grounded, and a high voltage (for example, 15V) is applied to the control gate 112.
Is applied, electrons accumulated in the floating gate 109 are converted into Fowler-Nordheim tunneling current (hereinafter, referred to as FN).
Control gate 112 as tunnel current).
Pull out to. At this time, since the protrusion 109a is formed in the peripheral portion above the floating gate 109,
Since the electric field is concentrated here, the FN tunnel current can flow at a lower voltage.

【0004】ところで、HSG(Hemi-Spherical Grain)
と呼ばれる半球状グレインをアモルファスシリコン上に
形成する技術が例えば特開平3-272165等に開示されてい
る。
[0004] By the way, HSG (Hemi-Spherical Grain)
A technique for forming hemispherical grains called amorphous silicon on amorphous silicon is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-272165.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来のスプリットゲー
ト型フラッシュEEPROMはフローティングゲート109の
突起部109aに電界が集中することを利用して、情報
の消去を行う。近年、携帯機器の使用時間の延長等の要
求を満たすため、情報の消去の更なる低電圧化が求めら
れており、コントロールゲートヘの電子放出をより低電
圧で行う必要がある。しかしながら、このためには突起
部109aのとがりは十分であるとは言えず、さらに先鋭
化する必要がある。
The conventional split gate type flash EEPROM erases information by utilizing the fact that an electric field is concentrated on the projection 109a of the floating gate 109. In recent years, in order to satisfy the demands such as extension of the use time of portable devices, further lowering of information erasing voltage is required, and it is necessary to emit electrons to the control gate at lower voltage. However, for this purpose, the sharpness of the protrusion 109a cannot be said to be sufficient, and it is necessary to sharpen it further.

【0006】また、突起部109aに電界が集中するの
で、突起部109a周辺のトンネル絶縁膜110の一部
分だけが集中的に、かつ早く劣化する。このため、FNト
ンネル電流が流れにくくなり、セルの寿命を短くしてい
た。換言すると、フラッシュEEPROMの書き込み消去がで
きる回数が少なく、セルの長寿命化、書き込み消去回数
の増加が望まれている。
Further, since the electric field is concentrated on the protrusion 109a, only a part of the tunnel insulating film 110 around the protrusion 109a is intensively and rapidly deteriorated. This makes it difficult for the FN tunnel current to flow, thereby shortening the life of the cell. In other words, the number of times that the flash EEPROM can be written and erased is small, and it is desired that the cell has a long life and the number of times of writing and erasing is increased.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
てなされたものであり、コントロールゲート上に多数の
柱状の突起を形成し、この柱状突起の先端からトンネル
電流を流すことによって情報の消去を行う不揮発性半導
体記憶装置である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has a large number of columnar projections formed on a control gate. This is a nonvolatile semiconductor memory device that performs erasing.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】図1に、本発明の第1の実施形態
であるスプリットゲート型フラッシュEEPROMを示す。p
型単結晶半導体基板1上に所定間隔を隔てて形成された
ドレイン領域9及びソース領域10の間にチャネル領域
11が形成されている。チャネル領域11の一部上から
ソース領域10の一部上にゲート絶縁膜2を介して延在
するフローティングゲート5が形成され、該フローティ
ングゲート5の上部及び側部をトンネル絶縁膜6を介し
て被覆し、かつドレイン領域9の一部上に延在したコン
トロールゲート8が形成されている。フローティングゲ
ート5の上面には複数の柱状突起3bが形成されてお
り、更に柱状突起3b先端に突起3cが形成されている。
この突起3cの頂点がコントロールゲート8に近接して
いるので、ここに電界集中が起こり、FNトンネル電流が
流れ、情報の消去を行う。複数形成されている柱状突起
3bのどれにFNトンネル電流が流れるかは、形成時の微
妙な大きさの差異などに依る。
FIG. 1 shows a split-gate flash EEPROM according to a first embodiment of the present invention. p
A channel region 11 is formed between a drain region 9 and a source region 10 formed at a predetermined interval on type single crystal semiconductor substrate 1. A floating gate 5 extending from a portion of the channel region 11 to a portion of the source region 10 via the gate insulating film 2 is formed, and an upper portion and a side portion of the floating gate 5 are connected via the tunnel insulating film 6. A control gate 8 that covers and extends over part of the drain region 9 is formed. A plurality of columnar projections 3b are formed on the upper surface of the floating gate 5, and a projection 3c is formed at the tip of the columnar projection 3b.
Since the apex of the projection 3c is close to the control gate 8, electric field concentration occurs here, an FN tunnel current flows, and information is erased. Which of the plurality of columnar protrusions 3b receives the FN tunnel current depends on a delicate difference in size at the time of formation.

【0009】本実施形態のフラッシュEEPROMによれば、
柱状突起3bがフローティングゲート5の上面に多数形
成されているので、情報の書き込みと消去を繰り返し行
って、一つの柱状突起3bを覆うトンネル絶縁膜6が劣
化して、FNトンネル電流が流れにくくなっても、別の柱
状突起3bからFNトンネル電流が流れる。また、柱状突
起3bの先端に突起3cが形成されているので、電界がよ
り集中し、消去電圧を低減できる。更に、柱状突起3b
同士の間は、絶縁膜によって満たされているので、コン
トロールゲート8とフローティングゲート5との容量結
合を小さく抑えることができる。柱状突起3bの基部か
ら頂部までの高さは高いほど容量結合を低く抑えること
ができるので、柱状突起3bが折れてしまわない程度に
高く形成することが望ましい。
According to the flash EEPROM of this embodiment,
Since a large number of columnar projections 3b are formed on the upper surface of the floating gate 5, writing and erasing of information are repeatedly performed, the tunnel insulating film 6 covering one columnar projection 3b is deteriorated, and it becomes difficult for the FN tunnel current to flow. However, the FN tunnel current flows from another columnar projection 3b. Further, since the projection 3c is formed at the tip of the columnar projection 3b, the electric field is more concentrated, and the erasing voltage can be reduced. Further, the columnar projections 3b
Since the space between them is filled with the insulating film, capacitive coupling between the control gate 8 and the floating gate 5 can be reduced. The higher the height from the base to the top of the columnar projection 3b, the lower the capacitive coupling can be. Therefore, it is desirable to form the columnar projection 3b high enough to prevent the columnar projection 3b from breaking.

【0010】以下に本発明の第1の実施形態のフラッシ
ュEEPROMの製造方法を説明する。 工程1:図2(a)に示すように、p型単結晶半導体基板
1上に熱酸化法を用いてSiO2からなるゲート絶縁膜2を
厚さ100Åに形成する。次に、SiH4ガスを用いた温度500
℃乃至580℃のLPCVD法を用いて厚さ1500Åのアモルファ
スシリコン膜3を形成する。 工程2:図2(b)に示すように、600℃のN2雰囲気中で
約1時間アニールして、第1の導電膜3のアモルファス
シリコンをポリシリコンに結晶化させるとともに、表面
に半球状グレイン(HSG)3aを形成する。次に、全面に
リン(P)イオンを注入してアモルファスシリコン膜3
を第1の導電膜3とする。次に全面にSOG(Spin On Gla
ss)を塗布し、800℃、窒素雰囲気中でアニールして、S
iO2膜4を形成する。 工程3:図2(c)に示すように、全面をエッチバック
して、半球状グレイン3aの頂部のみを露出し、半球状
グレイン3aの基部に残存するSiO2膜4を微細マスク4
とする。頂部のみを露出するためには、プラズマエッチ
ングを用いて、CO発光強度をモニターすれば、半球状グ
レイン3aが露出したことがわかるので、この時点でエ
ッチングを終了すればよい。 工程4:図3(a)に示すように、微細マスク4をマス
クとして第1の導電膜3のSiを異方性エッチングして、
柱状突起3b及び突起3cを形成する。 工程5:図3(b)に示すように、柱状突起3bの間を絶
縁膜によって満たす。この方法としては、例えば、SOG
(Spin On Glass)を塗布してアニールするとよい。次
に、図示しないフォトレジストよりなるマスクを用い
て、ゲート絶縁膜2及び第1の導電膜3の所定領域をエ
ッチングし、フローティングゲート5を形成する。 工程6:図2(d)に示すように、熱酸化もしくはCVDを
用いてSiO2からなるトンネル絶縁膜6及びゲート絶縁膜
2の一部を厚さ300Åに形成する。次に、LPCVD法を用い
てポリシリコン膜を形成し、リンをドープして第2の導
電膜6を厚さ1000Åに形成する。 工程7:図1に示すように、図示しないフォトレジスト
よりなるマスクを用いて、第2の導電膜6を、フローテ
ィングゲート5上部及び側部とチャネル領域の一部上に
残存するようにエッチングして、コントロールゲート8
を形成する。次に、フローティングゲート5及びコント
ロールゲート8をマスクとして、半導体基板1にn型不
純物(ヒ素、リンなど)をイオン注入し、n型ドレイン
領域9とn型ソース領域10とを形成する。次に、アニ
ール処理を行い、各層に注入したイオンを活性化する。
以上により、本実施形態の不揮発性半導体記憶装置が形
成される。
Hereinafter, a method of manufacturing a flash EEPROM according to the first embodiment of the present invention will be described. Step 1: As shown in FIG. 2A, a gate insulating film 2 made of SiO2 is formed on a p-type single crystal semiconductor substrate 1 to a thickness of 100.degree. Next, at a temperature of 500 using SiH4 gas
An amorphous silicon film 3 having a thickness of 1500 ° C. is formed by using an LPCVD method at a temperature of 580 ° C. to 580 ° C. Step 2: As shown in FIG. 2B, annealing is performed for about 1 hour in an N2 atmosphere at 600 ° C. to crystallize the amorphous silicon of the first conductive film 3 into polysilicon and to form hemispherical grains on the surface. (HSG) 3a is formed. Next, phosphorus (P) ions are implanted into the entire surface to form an amorphous silicon film 3.
Is the first conductive film 3. Next, SOG (Spin On Gla
ss) and annealed in a nitrogen atmosphere at 800 ° C.
An iO2 film 4 is formed. Step 3: As shown in FIG. 2 (c), the entire surface is etched back to expose only the tops of the hemispherical grains 3a, and the SiO2 film 4 remaining at the base of the hemispherical grains 3a is finely masked.
And In order to expose only the top portion, if the CO emission intensity is monitored using plasma etching, it is known that the hemispherical grains 3a have been exposed, and the etching may be terminated at this point. Step 4: As shown in FIG. 3A, anisotropic etching of Si of the first conductive film 3 is performed using the fine mask 4 as a mask.
The columnar projections 3b and the projections 3c are formed. Step 5: As shown in FIG. 3B, the space between the columnar projections 3b is filled with an insulating film. As this method, for example, SOG
(Spin On Glass) may be applied and annealed. Next, the floating gate 5 is formed by etching a predetermined region of the gate insulating film 2 and the first conductive film 3 using a mask made of a photoresist (not shown). Step 6: As shown in FIG. 2D, a part of the tunnel insulating film 6 and a part of the gate insulating film 2 made of SiO2 are formed to a thickness of 300 ° by thermal oxidation or CVD. Next, a polysilicon film is formed by using the LPCVD method, and phosphorus is doped to form a second conductive film 6 having a thickness of 1000. Step 7: As shown in FIG. 1, the second conductive film 6 is etched using a mask (not shown) made of a photoresist so that the second conductive film 6 remains on the floating gate 5 and on the side and part of the channel region. And control gate 8
To form Next, using the floating gate 5 and the control gate 8 as a mask, an n-type impurity (such as arsenic or phosphorus) is ion-implanted into the semiconductor substrate 1 to form an n-type drain region 9 and an n-type source region 10. Next, an annealing process is performed to activate the ions implanted into each layer.
As described above, the nonvolatile semiconductor memory device of the present embodiment is formed.

【0011】以下に本発明の第1の実施形態のフラッシ
ュEEPROMの第2の製造方法を説明する。本製造工程にお
いて、各工程の断面図は第1の製造方法と全く同一であ
る。 工程1:図2(a)に示すように、p型単結晶半導体基板
1上に熱酸化法を用いてSiO2からなるゲート絶縁膜2を
厚さ100Åに形成する。次に、SiH4ガスを用いた温度550
℃のLPCVD法を用いてアモルファスシリコン膜を厚さ150
0Åに形成し、全面にリンイオンを注入して第1の導電
膜3を形成する。 工程2:図2(b)に示すように、600℃のN2雰囲気中で
10分乃至20分アニールして、第1の導電膜3のアモ
ルファスシリコンをポリシリコンに結晶化させるととも
に、表面に半球状グレイン(HSG)3aを形成する。次に
全面にSOGを塗布し、800℃、窒素雰囲気中であにーるし
てSiO2膜4を形成する。 工程3乃至工程7:第1の製造工程の工程3乃至工程7
と同様である。以上により、本実施形態の不揮発性半導
体記憶装置が形成される。本製造工程によれば、アモル
ファスシリコンにあらかじめ不純物を注入してからアニ
ールを行うので、HSGが形成するための結晶核が形成さ
れやすく、よって、アニールが短時間で終了する。
Hereinafter, a second manufacturing method of the flash EEPROM according to the first embodiment of the present invention will be described. In this manufacturing process, the cross-sectional view of each process is exactly the same as in the first manufacturing method. Step 1: As shown in FIG. 2A, a gate insulating film 2 made of SiO2 is formed on a p-type single crystal semiconductor substrate 1 to a thickness of 100.degree. Next, at a temperature of 550 using SiH4 gas.
Amorphous silicon film with a thickness of 150
The first conductive film 3 is formed by implanting phosphorus ions over the entire surface. Step 2: As shown in FIG. 2B, annealing is performed in an N2 atmosphere at 600 ° C. for 10 to 20 minutes to crystallize the amorphous silicon of the first conductive film 3 into polysilicon and to form a hemisphere on the surface. The shape of grains (HSG) 3a is formed. Next, SOG is applied to the entire surface, and the SiO2 film 4 is formed at 800 ° C. in a nitrogen atmosphere. Steps 3 to 7: Steps 3 to 7 of the first manufacturing process
Is the same as As described above, the nonvolatile semiconductor memory device of the present embodiment is formed. According to this manufacturing process, annealing is performed after injecting impurities into amorphous silicon in advance, so that crystal nuclei for forming HSGs are easily formed, and thus annealing is completed in a short time.

【0012】以下に、本発明の第2の実施形態のスプリ
ットゲート型フラッシュEEPROMについて説明する。図3
(c)に本実施形態のフラッシュEEPROMを示す。フロー
ティングゲート5の側部に、サイドウォール13が形成
されている。それ以外の構成は第1の実施形態のスプリ
ットゲート型フラッシュEEPROMと同様である。サイドウ
ォール13によって、コントロールゲート8の下端の角
が鈍角となり、かつフローティングゲートから離れるの
で、非選択のEEPROMセルで、コントロールゲートからフ
ローティングゲートに電子が流入するいわゆるリバース
トンネリング現象を防止することができる。また、コン
トロールゲートとフローティングゲートとの静電容量を
低減することができる。
Hereinafter, a split gate flash EEPROM according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG.
(C) shows the flash EEPROM of the present embodiment. A side wall 13 is formed on the side of the floating gate 5. Other configurations are the same as those of the split gate flash EEPROM of the first embodiment. The side wall 13 makes the corner of the lower end of the control gate 8 obtuse and separates from the floating gate, so that unselected EEPROM cells can prevent a so-called reverse tunneling phenomenon in which electrons flow from the control gate to the floating gate. . Further, the capacitance between the control gate and the floating gate can be reduced.

【0013】以下に本発明の第2の実施形態のフラッシ
ュEEPROMの製造方法につて説明する。 工程1:第1の実施形態の第1、第2いずれかの製造工
程の工程1乃至工程4と同様である。 工程2:図4(a)に示すように、図示しないフォトレ
ジストよりなるマスクを用いて、ゲート絶縁膜2及び第
1の導電膜3の所定領域をエッチングし、フローティン
グゲート5を形成する。次に全面にCVDによってSiO2膜
12を形成する。 工程3:図4(b)に示すように、SiO2膜12を全面エ
ッチバックしてサイドウォール13を形成する。このと
き、SiO2膜は柱状突起3bの間に残存している。 工程4:図4(c)に示すように、第1の実施形態の製
造方法の工程6乃至工程7と同様である。以上により、
本実施形態の不揮発性半導体記憶装置が形成される。
Hereinafter, a method of manufacturing a flash EEPROM according to a second embodiment of the present invention will be described. Step 1: The same as Steps 1 to 4 of any of the first and second manufacturing steps of the first embodiment. Step 2: As shown in FIG. 4A, a predetermined region of the gate insulating film 2 and the first conductive film 3 is etched using a mask made of a photoresist (not shown) to form a floating gate 5. Next, an SiO2 film 12 is formed on the entire surface by CVD. Step 3: As shown in FIG. 4B, the entire surface of the SiO2 film 12 is etched back to form the sidewalls 13. At this time, the SiO2 film remains between the columnar projections 3b. Step 4: As shown in FIG. 4C, it is the same as Steps 6 and 7 of the manufacturing method of the first embodiment. From the above,
The nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment is formed.

【0014】尚、アニールの雰囲気ガスは、N2に限ら
ず、He、Arなどの不活性ガスでもよい。
The atmosphere gas for annealing is not limited to N2, but may be an inert gas such as He or Ar.

【0015】[0015]

【発明の効果】本発明のフラッシュEEPROMによれば、柱
状突起3bがフローティングゲート5の上面に多数形成
されているので、情報の消去はこの柱状突起3bの頂部
からFNトンネル電流が流れることによってなされ、情報
の書き込みと消去を繰り返し行って、一つの柱状突起3
bを覆うトンネル絶縁膜6が劣化して、FNトンネル電流
が流れにくくなっても、別の柱状突起3bからFNトンネ
ル電流が流れるので、長い書き込み消去寿命を有する。
また、柱状突起3bの頂部に突起3cが形成されているの
で、電界がより集中するので、消去電圧を低減できる。
更に、柱状突起3b同士の間は、絶縁膜によって満たさ
れているので、コントロールゲート8とフローティング
ゲート5との容量結合を小さく抑えることができる。
According to the flash EEPROM of the present invention, since a large number of columnar projections 3b are formed on the upper surface of the floating gate 5, information is erased by the FN tunnel current flowing from the top of the columnar projections 3b. By repeatedly writing and erasing information, one columnar projection 3 is formed.
Even if the tunnel insulating film 6 covering the b deteriorates and the FN tunnel current hardly flows, the FN tunnel current flows from another columnar projection 3b, so that a long write / erase life is provided.
In addition, since the projection 3c is formed on the top of the columnar projection 3b, the electric field is more concentrated, so that the erase voltage can be reduced.
Further, since the space between the columnar protrusions 3b is filled with the insulating film, the capacitive coupling between the control gate 8 and the floating gate 5 can be suppressed to a small value.

【0016】また、サイドウォール13によって、リバ
ーストンネリング現象を防止するとともに、コントロー
ルゲートとフローティングゲートとの静電容量を低減す
ることができる。
The sidewall 13 prevents the reverse tunneling phenomenon and reduces the capacitance between the control gate and the floating gate.

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

【図1】本発明の実施形態のスプリットゲート型フラッ
シュEEPROMの断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a split gate flash EEPROM according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態のスプリットゲート型フラッ
シュEEPROMの製造工程図である。
FIG. 2 is a manufacturing process diagram of a split gate flash EEPROM according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施形態のスプリットゲート型フラッ
シュEEPROMの製造工程図である。
FIG. 3 is a manufacturing process diagram of the split gate flash EEPROM according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施形態のスプリットゲート型フラッ
シュEEPROMの製造工程図である。
FIG. 4 is a manufacturing process diagram of the split gate flash EEPROM according to the embodiment of the present invention.

【図5】従来のスプリットゲート型フラッシュEEPROMの
断面図である。
FIG. 5 is a sectional view of a conventional split gate flash EEPROM.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の導電型の半導体基板上に所定間隔
を隔てて形成された第2の導電型のソース領域及びドレ
イン領域と、 前記半導体基板上の、前記ソース領域と前記ドレイン領
域との間のチャネル領域の一部上から前記ドレイン領域
の一部上に、ゲート絶縁膜を介して延在する、フローテ
ィングゲートと、 前記フローティングゲートの一部上から前記フローティ
ングゲートの側部をトンネル絶縁膜を介して被覆し、前
記ソース領域の一部上に延在するコントロールゲートと
を有する不揮発性半導体記憶装置において、前記フロー
ティングゲートは、その上面に複数の柱状突起を有し、
該柱状突起の間はトンネル絶縁膜の一部によって充填さ
れていることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
A source region and a drain region of a second conductivity type formed at predetermined intervals on a semiconductor substrate of a first conductivity type; and the source region and the drain region on the semiconductor substrate. A floating gate extending from a part of the channel region to a part of the drain region through a gate insulating film, and a tunnel insulating part of the floating gate from a part of the floating gate In a nonvolatile semiconductor memory device having a control gate that is covered with a film and extends over a part of the source region, the floating gate has a plurality of columnar protrusions on its upper surface,
A non-volatile semiconductor memory device characterized in that the space between the columnar projections is filled with a part of a tunnel insulating film.
【請求項2】 前記柱状突起は、その頂部に突起部を有
することを特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体
記憶装置。
2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein said columnar projection has a projection at a top portion thereof.
【請求項3】 半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する
工程と、前記ゲート絶縁膜上に表面に複数の半球状グレ
インを有するポリシリコンよりなる第1の導電膜を形成
する工程と、前記第1の導電膜上にポリシリコンとエッ
チング選択性のある膜を形成する工程と、前記ポリシリ
コンとエッチング選択性のある膜を全面エッチバックし
て、前記半球状グレインの頂部を露出し、前記半球状グ
レインの基部に残存する前記ポリシリコンとエッチング
選択性のある膜を微細マスクとする工程と、前記微細マ
スクをマスクとして前記第1の導電膜を異方性エッチン
グによってエッチングして、柱状突起及び前記柱状突起
頂部に突起を形成する工程と、前記柱状突起の間を絶縁
膜によって満たす工程と、前記第1の導電膜の所定領域
を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、少なくとも前記フローティングゲートの一部上に絶
縁膜を介して延在するコントロールゲートを形成する工
程とを有することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置
の製造方法。
A step of forming a gate insulating film on the semiconductor substrate; a step of forming a first conductive film made of polysilicon having a plurality of hemispherical grains on the surface of the gate insulating film; Forming a film having etching selectivity with polysilicon on the conductive film of Step 1; and etching back the entire surface of the film having etching selectivity with polysilicon to expose the tops of the hemispherical grains. A step of using a film having an etching selectivity with the polysilicon remaining at the base of the crystal grains as a fine mask, and etching the first conductive film by anisotropic etching using the fine mask as a mask to form a columnar protrusion and Forming a projection on the top of the columnar projection, filling the gap between the columnar projections with an insulating film, and etching a predetermined region of the first conductive film to form a projection. A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, comprising: a step of forming a loading gate; and a step of forming a control gate extending at least over a part of the floating gate via an insulating film.
【請求項4】 前記フローティングゲートの側部に、絶
縁膜よりなるサイドウォールを有することを特徴とする
請求項1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, further comprising a sidewall made of an insulating film on a side portion of said floating gate.
【請求項5】 半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する
工程と、前記ゲート絶縁膜上に表面に複数の半球状グレ
インを有するポリシリコンよりなる第1の導電膜を形成
する工程と、前記第1の導電膜上にポリシリコンとエッ
チング選択性のある膜を形成する工程と、前記ポリシリ
コンとエッチング選択性のある膜を全面エッチバックし
て、前記半球状グレインの頂部を露出し、前記半球状グ
レインの基部に残存する前記ポリシリコンとエッチング
選択性のある膜を微細マスクとする工程と、前記微細マ
スクをマスクとして前記第1の導電膜を異方性エッチン
グによってエッチングして、柱状突起及び前記柱状突起
頂部に突起を形成する工程と、前記第1の導電膜の所定
領域を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、全面に絶縁膜を堆積し、前記柱状突起の間を絶
縁膜によって満たす工程と、前記絶縁膜を全面エッチバ
ックしてサイドウォールを形成する工程と、少なくとも
前記フローティングゲートの一部上に絶縁膜を介して延
在するコントロールゲートを形成する工程とを有するこ
とを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
5. A step of forming a gate insulating film on a semiconductor substrate, a step of forming a first conductive film made of polysilicon having a plurality of hemispherical grains on a surface of the gate insulating film, Forming a film having etching selectivity with polysilicon on the conductive film of Step 1; and etching back the entire surface of the film having etching selectivity with polysilicon to expose the tops of the hemispherical grains. A step of using a film having an etching selectivity with the polysilicon remaining at the base of the crystal grains as a fine mask, and etching the first conductive film by anisotropic etching using the fine mask as a mask to form a columnar protrusion and Forming a protrusion on the top of the columnar protrusion, forming a floating gate by etching a predetermined region of the first conductive film, and insulating the entire surface. Depositing a film, filling the space between the columnar protrusions with an insulating film, etching back the entire surface of the insulating film to form a sidewall, and extending at least over a part of the floating gate via the insulating film. Forming a control gate existing in the nonvolatile semiconductor memory device.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100824400B1 (en) 2005-07-08 2008-04-22 삼성전자주식회사 Non-volatile memory devices and methods of forming the same
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