JPH11312744A - Nonvolatile memory of metal gate - Google Patents
Nonvolatile memory of metal gateInfo
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- Non-Volatile Memory (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は概括的には不揮発
性半導体メモリ技術に関し、より詳細には制御ゲートと
して金属層を有する不揮発性メモリセルの構造およびそ
の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates generally to nonvolatile semiconductor memory technology, and more particularly, to a structure of a nonvolatile memory cell having a metal layer as a control gate and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【発明が解決しようとする課題】慣用の不揮発性半導体
メモリセル技術、すなわちメモリ構成素子としてポリシ
リコンのフローティングゲートを用いるメモリセル技術
は、通常二つ以上のポリシリコン層を用いる。図1は慣
用の二重ポリシリコン層ETOX不揮発性メモリセルの
断面図を示す。第1のポリシリコン層10は一般にフロ
ーティングゲートと呼ばれ、メモリ構成素子として用い
る。図1に示すとおり、フローティングゲート10はそ
の上面をONO(酸化物−窒化物−酸化物)結合誘電体
層11で包まれておりその下面は通常約100オングス
トロームの厚さのトンネル酸化物誘電体層12で包まれ
ている。Conventional non-volatile semiconductor memory cell technology, that is, a memory cell technology using a polysilicon floating gate as a memory component, usually uses two or more polysilicon layers. FIG. 1 shows a cross-sectional view of a conventional double polysilicon layer ETOX nonvolatile memory cell. The first polysilicon layer 10 is generally called a floating gate and is used as a memory component. As shown in FIG. 1, the floating gate 10 has its upper surface wrapped in an ONO (oxide-nitride-oxide) bonded dielectric layer 11 and its lower surface is typically about 100 angstroms thick tunnel oxide dielectric. Wrapped in layer 12.
【0003】第2のポリシリコン層13をこのメモリセ
ルの制御ゲートとして用いる。メモリアレーの一つの行
の方向に多数のメモリセルを互いに隣り合わせに並べて
配置する場合は、この第2のポリシリコン層13が連続
した線となり、その線を一般にワード線と呼ぶ。図1に
示すとおり、n+領域14およびn+ドレーン領域15
をP型基板にヒ素のイオン打込みにより形成する。The second polysilicon layer 13 is used as a control gate of this memory cell. When many memory cells are arranged side by side in the direction of one row of the memory array, the second polysilicon layer 13 is a continuous line, and this line is generally called a word line. As shown in FIG. 1, n + region 14 and n + drain region 15
Is formed on a P-type substrate by arsenic ion implantation.
【0004】金属層16がソース領域14およびドレー
ン領域15に接触しており、通常は厚いBPSG絶縁層
17によって制御ゲート13から分離されている。重要
なことはソース領域14およびドレーン領域15が二重
ポリシリコンスタックの端部にセルフアラインされるこ
とである。この特徴によって、ETOXセルのスケーリ
ングが最低限の複雑さで可能になる。このセルフアライ
ンの特徴は制御ゲート13およびフローティングゲート
10のスタックの形成のあとソース/ドレーン形成用イ
オン打込みを行うことによって達成する。A metal layer 16 contacts source region 14 and drain region 15 and is separated from control gate 13 by a typically thick BPSG insulating layer 17. Importantly, source region 14 and drain region 15 are self-aligned to the ends of the double polysilicon stack. This feature allows ETOX cell scaling with minimal complexity. This self-aligned feature is achieved by forming a stack of control gates 13 and floating gates 10 followed by ion implantation for source / drain formation.
【0005】サブミクロン技術の進歩およびメモリ容量
の急速な増大、さらにはシステム・オン・チップの進展
に伴って種々の限界が生じ、有効な解決手法がまだ見出
されていない。With the advancement of submicron technology and the rapid increase in memory capacity, and with the advancement of system-on-a-chip, various limitations have arisen and effective solutions have not yet been found.
【0006】それら限界の一つは大容量メモリアレーに
伴う長いワード線のRC遅延である。上述のとおり、不
揮発性メモリアレーにおいては第2層ポリシリコンがワ
ード線を構成する。この第2層ポリシリコン関連の抵抗
値および容量値が大きいために、いわゆるワード線RC
遅延が生ずる。メモリデバイスの容量が急速に増大する
に伴って、メモリアレーの寸法は著しく大きくなってき
た。半導体メモリ技術における継続的進歩がこれに加わ
って、長くて細いポリシリコンワード線、すなわち長い
RC遅延を伴うメモリアレーが製造されるようになっ
た。このRC遅延、すなわち大多数のメモリ装置の重要
な高速経路に生ずる遅延が、メモリデバイスのアクセス
時間を受入れ可能な値に抑える際の限界因子になってい
る。One of those limitations is the RC delay of long word lines associated with large memory arrays. As described above, in the nonvolatile memory array, the second-layer polysilicon forms a word line. Since the resistance value and capacitance value related to the second-layer polysilicon are large, so-called word line RC is used.
A delay occurs. As the capacity of memory devices has increased rapidly, the size of memory arrays has grown significantly. In addition to this, continued advances in semiconductor memory technology have resulted in the production of long, narrow polysilicon word lines, ie, memory arrays with long RC delays. This RC delay, the delay that occurs in the critical high-speed path of the majority of memory devices, is the limiting factor in keeping the access time of a memory device to an acceptable value.
【0007】このワード線RC遅延を最小に抑えるため
に種々の手法がこれまで採られてきた。一つの手法で
は、ワード線を二つに分け、片方の半分を行デコーダで
駆動し他方の半分をレピータで駆動する。各ワード線が
レピータ1個を必要とし、各レピータを二つの直列接続
のインバータで構成する。これら直列接続の2個のイン
バータをワード線の間に収容しなければならないので、
レイアウトを高効率で行ってもレピータ所要面積だけ余
分のデバイス表面積を費やすことになる。したがって、
ワード線RC遅延の短縮にレピータは有効であるが、デ
バイス表面積を余分に費やす。Various techniques have been employed to minimize the word line RC delay. In one approach, the word line is split into two, one half driven by a row decoder and the other half driven by a repeater. Each word line requires one repeater, and each repeater is composed of two serially connected inverters. Since these two inverters connected in series must be accommodated between word lines,
Even if the layout is performed with high efficiency, an extra device surface area is required for the required area of the repeater. Therefore,
While repeaters are effective in reducing word line RC delays, they consume additional device surface area.
【0008】第2の手法ではタングステンシリサイドを
用いる。すなわち、タングステンシリサイドはワード線
RCの抵抗をポリシリコンの場合の10分の1にするの
である。しかし、過去10年の間のメモリ容量の急激な
増大に伴って、ケイ化物はRC遅延の短縮に有効な手段
ではなくなった。In the second method, tungsten silicide is used. That is, tungsten silicide makes the resistance of the word line RC one-tenth that of polysilicon. However, with the rapid increase in memory capacity over the past decade, silicides are no longer an effective means of reducing RC delay.
【0009】ワード線のRC遅延を最小限に抑えるのに
より効果的な第3の手法はポリシリコンワード線を金属
層でストラップするやり方である。金属の抵抗はごく低
いので、ポリシリコンをストラップすることによってポ
リシリコンワード線を実効的に短絡し、それによってワ
ード線RCの抵抗値を大幅に低下させるのである。しか
し、ポリシリコンワード線を金属でストラップするため
には、金属とポリシリコンとの間にコンタクト孔を設け
る必要がある。ワード線間隔は通常最も狭くしてあるの
で、そのコンタクト孔がワード線間隔を広げる結果にな
りデバイス表面積の大幅な無駄を生ずる。また、薄いポ
リシリコンワード線全体にわたって延びる金属ストラッ
プは二重ポリシリコンスタックに起因する凹凸の多いト
ポグラフィを覆って形成される。不揮発性メモリの量産
における良品率の著しい低下はこれに起因するものであ
る。したがって、動作速度の改善はこの手法においても
シリコン表面積の増大および良品率の低下という代償を
伴う。A third approach, which is more effective in minimizing word line RC delay, is to strap the polysilicon word lines with a metal layer. Since the resistance of the metal is so low, strapping the polysilicon effectively shorts the polysilicon word line, thereby greatly reducing the resistance of the word line RC. However, in order to strap the polysilicon word line with a metal, it is necessary to provide a contact hole between the metal and the polysilicon. Since the word line spacing is usually the narrowest, the contact holes will increase the word line spacing, resulting in a large waste of device surface area. Also, metal straps extending across the thin polysilicon word lines are formed over the bumpy topography resulting from the double polysilicon stack. The remarkable decrease in the non-defective product rate in the mass production of the nonvolatile memory is caused by this. Therefore, the improvement of the operation speed also comes at the cost of increasing the silicon surface area and decreasing the yield rate in this method.
【0010】上述の手法はいずれもワード線RC遅延の
削減の達成において少なからぬ欠点を伴っている。[0010] All of the above approaches have considerable disadvantages in achieving a reduction in word line RC delay.
【0011】もう一つの不都合な限界は互いに異なる技
術の組合せに起因する複雑さである。半導体業界におけ
る一般的傾向はより多くの機能を一つのチップに組み入
れて多数の個別デバイスを一つのデバイスに置換するこ
とである。そのような集積化のために、SRAM、不揮
発性メモリ、標準CMOSロジックなど互いに異なる技
術を一つのプロセスに統合することが必要になってき
た。しかし、それら異種の技術を単一のプロセスに組み
合わせることは困難で複雑であることが判ってきた。[0011] Another disadvantageous limitation is the complexity resulting from the combination of different technologies. A general trend in the semiconductor industry is to incorporate more functions into one chip and replace many individual devices with one device. For such integration, it has become necessary to integrate different technologies such as SRAM, nonvolatile memory, and standard CMOS logic into one process. However, combining these disparate technologies into a single process has proven difficult and complex.
【0012】異種技術の組合せの際に生ずる複雑さの一
つの例は、四トランジスタメモリセルと不揮発性メモリ
とを用いたSRAMの一つのプロセスへの組合せ、すな
わちマイクロコントローラの設計でよく使われる組合せ
である。四トランジスタSRAMセルは負荷素子として
高抵抗率ポリシリコンの利用を必要とする。これと対照
的に、不揮発性メモリ技術は、ポリシリコン相互接続遅
延、ゲート抵抗、ワード線抵抗など動作速度阻害因子を
最小に抑えるために低抵抗率ポリシリコンの利用を必要
とする。すなわち、互いに相容れない二つの要件をポリ
シリコン層に求めることになるのである。この限界を克
服するために単一ポリシリコン層不揮発性セル手法を採
用したメモリ製造業者もある。しかし、単一ポリシリコ
ン層方式のセルの大きさは慣用の二重ポリシリコン層方
式のセルの通常3乃至4倍になる。したがって、有効な
解決手法の提案がない状況の下で、フラッシュ/SRA
MICデバイスなど費用効率の高い製品の開発が遅れて
いる。One example of the complexity that arises when combining heterogeneous technologies is the combination of SRAM using four-transistor memory cells and non-volatile memory into one process, a combination commonly used in microcontroller design. It is. Four-transistor SRAM cells require the use of high resistivity polysilicon as a load element. In contrast, non-volatile memory technology requires the use of low resistivity polysilicon to minimize operating speed impediments such as polysilicon interconnect delay, gate resistance, and word line resistance. That is, two incompatible requirements are required for the polysilicon layer. Some memory manufacturers have adopted a single polysilicon layer non-volatile cell approach to overcome this limitation. However, the size of a single polysilicon layer cell is typically three to four times larger than a conventional double polysilicon layer cell. Therefore, in situations where no effective solution is proposed, flash / SRA
The development of cost-effective products such as MIC devices is lagging.
【0013】理論的には、メモリセルの制御ゲートとし
てポリシリコンの代わりに金属を用いることによって上
述の二つの限界は克服される。すなわち、ワード線は金
属から直接に形成でき、ワード線をストラップするため
のコンタクト孔も不要であるので、RC遅延の問題はチ
ップ表面積の犠牲を伴うことなく解消できる。SRAM
技術と不揮発性メモリ技術との統合に起因する限界につ
いては、高抵抗率の第2層ポリシリコンを四トランジス
タSRAMセルの負荷素子専用とするとともに金属層・
第1層ポリシリコンでそのセルの制御ゲートおよびフロ
ーティングゲートをそれぞれ構成して、第2層ポリシリ
コンに対する上述の相矛盾する特性の要求に対処する。[0013] In theory, the above two limitations are overcome by using metal instead of polysilicon as the control gate of the memory cell. That is, since the word line can be formed directly from metal and a contact hole for strapping the word line is unnecessary, the problem of RC delay can be solved without sacrificing the chip surface area. SRAM
Regarding the limitations caused by the integration of the technology and the non-volatile memory technology, the second layer polysilicon of high resistivity is dedicated to the load element of the four-transistor SRAM cell and the metal layer
The control gate and floating gate of the cell are each comprised of the first layer polysilicon to address the above conflicting property requirements for the second layer polysilicon.
【0014】初期のIC製造技術の時期、すなわち5ミ
クロン幅リソグラフィ金属ゲート技術が用いられていた
時期には、金属ゲートMOSトランジスタが一般的であ
った。しかし、MOSデバイスのゲート電極または制御
電極として金属を用いるやり方は廃止されて既に長年月
を経ている。このやり方が放棄された主な理由はスケー
リング可能性に欠けることであった。スケーリング可能
性の高い慣用のポリシリコンゲート技術と異なり、金属
ゲート構成はスケーリングが難しい。Metal gate MOS transistors were common during the early days of IC fabrication technology, ie, when 5 micron wide lithographic metal gate technology was used. However, the use of metal as a gate electrode or control electrode of a MOS device has been abolished for many years. The main reason this approach was abandoned was its lack of scalability. Unlike conventional polysilicon gate technology, which is highly scalable, metal gate configurations are difficult to scale.
【0015】上述のとおり、ポリシリコンゲート技術の
スケーリング可能性はその製造プロセスのセルフアライ
ンメント機能による。すなわち、ソース/ドレーンイオ
ン打込み工程をポリシリコンゲートの堆積およびパター
ニングのあと行うので、ポリシリコン制御ゲートの端部
がトランジスタチャンネル領域の区画のためのソース/
ドレーン領域の境界の部分を画する作用をしてソース/
ドレーン領域がポリシリコン制御ゲートにセルフアライ
ンされるのである。したがって、このセルフアラインを
達成するには制御ゲートをソース/ドレーン領域よりも
先に形成しなければならない。しかし、金属ゲートMO
S技術では、ソース/ドレーンイオン打込み工程を金属
制御ゲートの堆積およびパターニングのあとで行うこと
はできず、したがってソース/ドレーン領域とのセルフ
アラインメントは達成できない。MOS技術では、ヒ素
の活性化および欠陥なしのソース/ドレーン領域の形成
のために900℃以上の温度における焼きなまし工程を
ソース/ドレーンイオン打込み工程のあとに施す必要が
ある。この焼きなまし工程の高温度のために、900℃
以上の高温度に耐えるタングステンポリサイドなどの耐
熱性材料でなければ制御ゲートとして使用不可能であ
る。したがって、ゲート金属として広く用いられるアル
ミニウムは低融点材料であるために上記焼きなまし工程
のあとでなければ堆積できず、したがってソース/ドレ
ーン領域のセルフアラインは不可能となる。金属ゲート
MOS技術が使われなくなった理由は上述のとおりであ
る。As mentioned above, the scalability of polysilicon gate technology depends on the self-alignment feature of its manufacturing process. That is, since the source / drain ion implantation step is performed after the deposition and patterning of the polysilicon gate, the end of the polysilicon control gate is formed at the source / drain for defining the transistor channel region.
The source /
The drain region is self-aligned to the polysilicon control gate. Therefore, to achieve this self-alignment, the control gate must be formed before the source / drain regions. However, metal gate MO
In S technology, the source / drain implant step cannot be performed after the deposition and patterning of the metal control gate, and thus cannot achieve self-alignment with the source / drain regions. In MOS technology, an annealing step at a temperature of 900 ° C. or more needs to be performed after the source / drain ion implantation step to activate arsenic and form a defect-free source / drain region. 900 ° C due to the high temperature of this annealing process
If it is not a heat-resistant material such as tungsten polycide that can withstand the above high temperature, it cannot be used as a control gate. Therefore, aluminum, which is widely used as a gate metal, is a low-melting-point material and can be deposited only after the above-described annealing step, so that self-alignment of the source / drain regions becomes impossible. The reason why the metal gate MOS technology is no longer used is as described above.
【0016】したがって、この発明の目的はMOS周辺
トランジスタとともにアレー状金属ゲート(MG)不揮
発性メモリセルを形成したメモリセル構造およびその製
造方法を提供することである。Accordingly, an object of the present invention is to provide a memory cell structure in which an array-like metal gate (MG) nonvolatile memory cell is formed together with a MOS peripheral transistor, and a method of manufacturing the same.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】この発明によると、アレ
ー状の形成に適した金属ゲート(MG)不揮発性メモリ
セル、およびそれらセルをMOS周辺トランジスタとと
もに形成する方法を提供できる。According to the present invention, it is possible to provide a metal gate (MG) nonvolatile memory cell suitable for forming an array, and a method of forming the cell together with a MOS peripheral transistor.
【0018】このMG不揮発性メモリセルは、シリコン
基板内に形成されチャンネル領域で互いに分離されたソ
ース領域およびドレーン領域と、前記チャンネル領域を
覆ってそのチャンネル領域から絶縁された形で形成され
たフローティングゲートであって、少なくとも片方の端
部が前記ソース領域およびドレーン領域の一方の対応の
端部と目合わせされその端部を画するのに使われるフロ
ーティングゲートと、前記フローティングゲートを覆っ
てそのフローティングゲートから絶縁された形で形成さ
れた金属から成る制御ゲートとを含む。The MG nonvolatile memory cell comprises a source region and a drain region formed in a silicon substrate and separated from each other by a channel region, and a floating region formed over the channel region and insulated from the channel region. A gate having at least one end aligned with a corresponding end of one of the source and drain regions and used to define the end; and a floating gate over the floating gate. A control gate made of metal formed insulated from the gate.
【0019】この発明によるMG不揮発性メモリセルの
製造方法は、シリコン基板の上に第1の絶縁物層を形成
する工程と、その絶縁物層の上にフローティングゲート
を形成する工程と、前記シリコン基板の中でのソース領
域およびドレーン領域の形成を、それらソース領域およ
びドレーン領域の少なくともいずれか一方を前記フロー
ティングゲートの対応の端部にセルフアラインさせて行
う工程と、第2の絶縁物層を前記フローティングゲート
を覆って形成する工程と、金属を含む制御ゲートを前記
第2の絶縁物層の上に形成する工程とを含む。A method for manufacturing an MG nonvolatile memory cell according to the present invention comprises the steps of: forming a first insulator layer on a silicon substrate; forming a floating gate on the insulator layer; Forming a source region and a drain region in the substrate by self-aligning at least one of the source region and the drain region with a corresponding end of the floating gate; Forming a control gate including a metal on the second insulator layer; and forming a control gate including a metal on the second insulator layer.
【0020】この発明の一つの特徴は、ワード線が金属
であるためにチップ表面積の負担なしにワード線RC遅
延を大幅に減らせることである。One feature of the present invention is that the word line RC is significantly reduced without burdening the chip surface area because the word line is made of metal.
【0021】この発明のもう一つの特徴は、メモリセル
のソース/ドレーン領域をフローティングゲートの端部
にセルフアラインできることである。Another feature of the present invention is that the source / drain region of the memory cell can be self-aligned with the end of the floating gate.
【0022】この発明は、CMOSトランジスタおよび
MG不揮発性メモリセルの集積を容易に可能にする単純
なプロセスを用いて、上述の特徴を達成する。The present invention achieves the above features using a simple process that facilitates integration of CMOS transistors and MG nonvolatile memory cells.
【0023】この発明の上述のおよびそれら以外の特徴
および利点は次に述べる説明および添付図面からより明
らかになるであろう。The above and other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description and accompanying drawings.
【0024】[0024]
【実施例】この発明による金属ゲート不揮発性メモリセ
ルの一セル構成およびその製造方法を次に詳細に説明す
る。なお、この説明は例示のためのものであって限定的
ではない。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One cell configuration of a metal gate nonvolatile memory cell according to the present invention and a method of manufacturing the same will be described in detail below. This description is for the purpose of illustration and not limitation.
【0025】(a)コンタクトなしアレーにおける金属ゲ
ート不揮発性メモリセルのセル構成の説明:図2Aおよ
び2Bはこの発明の特定の実施例を示す。図2Aはこの
発明によるコンタクトなしアレーを示す。図2Bは図2
Aの線AAにおける断面を示す。(A) Description of Cell Configuration of Metal Gate Non-Volatile Memory Cell in Contactless Array: FIGS. 2A and 2B illustrate a specific embodiment of the present invention. FIG. 2A shows a contactless array according to the present invention. FIG. 2B is FIG.
2A shows a cross section taken along line AA.
【0026】図2Aに示すとおり、フローティングゲー
ト24は列状に配置する。フローティングゲート24は
縦方向にはフィールド酸化物領域31で互いに分離さ
れ、横方向には連続埋込みビット線25の列で互いに分
離されている。埋込みビット線25の各フローティング
ゲート24に隣接する列部分には各メモリセルに対する
ソース/ドレーン領域を形成する(この様子は図2Bに
も示してある)。As shown in FIG. 2A, the floating gates 24 are arranged in rows. The floating gates 24 are vertically separated from each other by field oxide regions 31 and are horizontally separated from each other by columns of continuous buried bit lines 25. A source / drain region for each memory cell is formed in a column portion of the buried bit line 25 adjacent to each floating gate 24 (this is also shown in FIG. 2B).
【0027】図2Aにおいて連続金属線23が横方向に
アレーを横切ってフローティングゲート24を覆うよう
に示してある。フローティングゲート24を覆う金属線
23の部分が各メモリセルの制御ゲートを形成する。こ
の金属線23はワード線ともいう。なお、これらワード
線は金属で構成されており、ポリシリコンワード線利用
の従来型不揮発性メモリアレーの場合のようなワード線
ストラッピングは用いていない。In FIG. 2A, a continuous metal line 23 is shown laterally across the array to cover the floating gate 24. The portion of the metal line 23 covering the floating gate 24 forms the control gate of each memory cell. This metal line 23 is also called a word line. Note that these word lines are made of metal and do not use word line strapping as in the case of a conventional nonvolatile memory array using polysilicon word lines.
【0028】図2Bには制御ゲート24の端部に低不純
物濃度拡散(LDD)酸化物スペーサ34も示してあ
る。これらスペーサはアレーのトポグラフィーを滑らか
にし、金属ワード線のステップカバレッジを改善する。FIG. 2B also shows a lightly doped diffusion (LDD) oxide spacer 34 at the end of the control gate 24. These spacers smooth the topography of the array and improve the step coverage of the metal word lines.
【0029】金属制御ゲート23とフローティングゲー
ト24とは結合誘電体21で分離されている。一つの実
施例では、この結合誘電体21は酸化物−窒化物−酸化
物−ポリシリコン(ONOP)複合層で構成する。この
ONOP複合層は、下層から上層に向かう順に、厚さ8
0オングストローム乃至250オングストロームの範囲
(望ましい厚さは100オングストローム)の酸化物
層、厚さ100オングストロームの窒化物層(N)、厚
さ50オングストロームの酸化物層およびポリシリコン
層(P)を含む。The metal control gate 23 and the floating gate 24 are separated by a coupling dielectric 21. In one embodiment, the coupling dielectric 21 comprises an oxide-nitride-oxide-polysilicon (ONOP) composite layer. The ONOP composite layer has a thickness of 8 from the lower layer to the upper layer.
It includes an oxide layer in the range of 0 Å to 250 Å (a preferred thickness of 100 Å), a nitride layer (N) having a thickness of 100 Å, an oxide layer having a thickness of 50 Å, and a polysilicon layer (P).
【0030】代わりの実施例では、結合誘電体21は酸
化物−ポリシリコン(OP)の複合層を含む。この酸化
物は厚さ80オングストローム乃至250オングストロ
ームの範囲(望ましい厚さは100オングストローム)
で最下層を形成する。In an alternative embodiment, coupling dielectric 21 comprises a composite oxide-polysilicon (OP) layer. This oxide ranges in thickness from 80 Angstroms to 250 Angstroms (the preferred thickness is 100 Angstroms).
To form the lowermost layer.
【0031】これらONOP複合層およびOP複合層の
両方における酸化物層は高温度酸化物(HTO)または
熱酸化成長で形成する。また、これら複合層におけるポ
リシリコン層は下側の層を後続の工程から保護するバッ
ファ層として作用する。ポリシリコン層の厚さの最適値
は不純物でドープしたポリシリコンが望ましいかドープ
なしのポリシリコンが望ましいかに左右される。ドープ
なしの方が望ましい場合は、好適な厚さは100オング
ストローム乃至600オングストロームである。ドープ
した方が望ましい場合は、その値は400オングストロ
ームである。The oxide layers in both the ONOP composite layer and the OP composite layer are formed by high temperature oxide (HTO) or thermal oxidation growth. The polysilicon layer in these composite layers also acts as a buffer layer that protects the underlying layers from subsequent steps. The optimum value for the thickness of the polysilicon layer depends on whether polysilicon doped with impurities or undoped polysilicon is desired. If undoped is desired, a preferred thickness is 100 Å to 600 Å. If doping is desired, the value is 400 angstroms.
【0032】ポリシリコン層のドーピングにはヒ素やリ
ンなどの不純物を用いる。ドープしたポリシリコンは周
辺部で相互接続や四トランジスタSRAMセルの負荷抵
抗などに用いると好都合である。四トランジスタSRA
Mセルに用いた場合は、所望の負荷抵抗特性をポリシリ
コンのバッファ層が備えるように厚さの最適値を選ぶ。For doping the polysilicon layer, an impurity such as arsenic or phosphorus is used. The doped polysilicon is advantageously used at the periphery for interconnection, load resistance of a four-transistor SRAM cell, and the like. Four transistor SRA
When used in the M cell, an optimum value of the thickness is selected so that the polysilicon buffer layer has a desired load resistance characteristic.
【0033】図2Bには、フローティングゲートを下側
シリコン基板から絶縁するトンネル酸化物誘電体層22
も示してある。FIG. 2B shows a tunnel oxide dielectric layer 22 that isolates the floating gate from the lower silicon substrate.
Are also shown.
【0034】従来のETOXセル手法との一つの重要な
相違点は、金属ゲートメモリセルの形成における焼きな
まし工程、すなわちソース/ドレーン領域から欠陥を除
去する工程を後述のとおり制御ゲートの形成後でなく形
成前に行うことである。工程順序をこのように変えるこ
とによって、高温度焼きなまし工程におけるアルミニウ
ムの低融点に伴う懸念を解消する。One important difference from the conventional ETOX cell approach is that the annealing step in the formation of the metal gate memory cell, that is, the step of removing defects from the source / drain regions, is performed after the formation of the control gate as described below. This is done before formation. By altering the process sequence in this way, concerns associated with the low melting point of aluminum in the high temperature annealing process are eliminated.
【0035】従来のETOXセル手法とのもう一つの重
要な相違点は、ソース/ドレーン領域を制御ゲートおよ
びフローティングゲートのスタックにセルフアラインす
るETOXセル手法と対照的に、ソース/ドレーン領域
をフローティングゲートの端部にセルフアラインするこ
とである。Another important difference from the conventional ETOX cell approach is that the source / drain region is floating gate in contrast to the ETOX cell approach where the source / drain region is self-aligned to the control gate and floating gate stack. Is self-aligned to the end of the
【0036】上述の二つの相違点によって、セルフアラ
インずみソース/ドレーン形成プロセスに基づくスケー
リング可能性の利点を維持しながら金属をメモリセルの
制御ゲートとして直接に使うことができるようになっ
た。The two differences described above allow metal to be used directly as the control gate of a memory cell, while maintaining the benefits of scalability based on a self-aligned source / drain formation process.
【0037】(b)金属ゲート不揮発性メモリセルの製造
プロセスの工程の説明:図3A乃至3Mはこの発明の一
つの実施例を示す。これらの図は上記製造プロセスの種
々の段階におけるメモリデバイスおよびMOS周辺トラ
ンジスタの断面を示す。MOSトランジスタの断面は、
本発明の金属ゲートメモリプロセスの標準的なMOSプ
ロセスへの組入れが容易にできることを示すために、図
に含めてある。なお、これら図面における寸法は縮尺ど
おりではなく図解だけのためのものである。(B) Description of the steps of the manufacturing process of the metal gate nonvolatile memory cell: FIGS. 3A to 3M show one embodiment of the present invention. These figures show cross sections of memory devices and MOS peripheral transistors at various stages of the manufacturing process. The cross section of a MOS transistor is
Included in the figure to show that the metal gate memory process of the present invention can be easily incorporated into a standard MOS process. The dimensions in these drawings are not to scale, but are for illustration only.
【0038】図3Aの工程の前に、図2Aに領域31で
示すとおりの厚さ約5000オングストロームの島状の
フィールド酸化物層をシリコン基板上に成長させる。図
2Aのフィールド酸化物31は図3A乃至図3Mには示
してない。すなわち、これらの図は製造工程の諸段階に
おける図2Aの線AA断面を示しているからである。Prior to the step of FIG. 3A, an island-shaped field oxide layer having a thickness of about 5000 angstroms, as indicated by region 31 in FIG. 2A, is grown on a silicon substrate. The field oxide 31 of FIG. 2A is not shown in FIGS. 3A to 3M. That is, these figures show cross sections taken along line AA in FIG. 2A at various stages of the manufacturing process.
【0039】図3Aは厚さが65オングストローム乃至
100オングストロームの範囲の薄いトンネル酸化物層
11を表面に成長させたP型基板10を示す。これに引
き続き、トンネル酸化物層11を覆って、厚さが150
0オングストローム乃至3000オングストロームの範
囲の第1のポリシリコン層またはポリサイド層12を堆
積させる。次に、このポリシリコン層12をリンでドー
プしてn型にする。FIG. 3A shows a P-type substrate 10 on which a thin tunnel oxide layer 11 having a thickness in the range of 65 Å to 100 Å has been grown. Subsequently, over the tunnel oxide layer 11, a thickness of 150
Deposit a first polysilicon layer or polycide layer 12 ranging from 0 Angstroms to 3000 Angstroms. Next, the polysilicon layer 12 is doped with phosphorus to be n-type.
【0040】図3B以下の図に示した断面はアレー領域
50の側方メモリセルに沿って周辺領域40に周辺トラ
ンジスタを示す。図3Bでは、フローティングゲート1
3をフォトレジストマスキング工程およびそれに続くプ
ラズマエッチング工程によって区画する。図3Bにおけ
るポリシリコン部16は区画されない状態に留まる。図
3Bに示すとおり、ポリシリコンを区画するのに用いた
フォトレジスト30はフローティングゲート13および
ポリシリコン16の上部からは除去しない。The cross-sections shown in the figures below FIG. 3B show peripheral transistors in the peripheral region 40 along the side memory cells of the array region 50. In FIG. 3B, the floating gate 1
3 is partitioned by a photoresist masking step followed by a plasma etching step. The polysilicon portion 16 in FIG. 3B remains unpartitioned. As shown in FIG. 3B, the photoresist 30 used to partition the polysilicon is not removed from above the floating gate 13 and the polysilicon 16.
【0041】次に、図3Cに示すとおり、アレー領域5
0の中のメモリセルのソース/ドレーン領域15の形成
のためにヒ素イオン打込みを行う。なお、この工程によ
ってソース領域およびドレーン領域はフローティングゲ
ートの端部にセルフアラインされる。Next, as shown in FIG.
Arsenic ion implantation is performed to form the source / drain regions 15 of the memory cells in 0. In this step, the source region and the drain region are self-aligned with the end of the floating gate.
【0042】ヒ素イオン打込み過程の期間中はフローテ
ィングゲート13はフォトレジスト30に覆われている
ので、このフローティングゲート13はソース/ドレー
ンイオン打込みのあいだ潜在的損傷から保護されてい
る。これによって、メモリセル保持特性、すなわち良品
率の低下またはそれ以外には機能充分なペレットの喪失
を招来する特性の悪化の回避が可能になる。Since the floating gate 13 is covered with the photoresist 30 during the arsenic implantation process, the floating gate 13 is protected from potential damage during the source / drain implantation. As a result, it is possible to avoid deterioration of the memory cell holding characteristics, that is, the deterioration of the non-defective product rate or the deterioration of the characteristics that otherwise causes the loss of the pellets having sufficient functions.
【0043】次に、図3Dに示すとおり、フォトレジス
ト30を除去し約900℃での高温度焼きなまし工程に
かけてソース/ドレーン領域15の欠陥を除去する。な
お、ソース/ドレーン領域15の焼きなましはメモリセ
ル制御ゲートの堆積および形成の前に行う。Next, as shown in FIG. 3D, the photoresist 30 is removed, and a high-temperature annealing process at about 900 ° C. is performed to remove defects in the source / drain regions 15. The annealing of the source / drain region 15 is performed before the deposition and formation of the memory cell control gate.
【0044】図3Eに示すとおり、アレー領域50全体
をフォトレジスト27で覆い保護しながら周辺領域40
にある周辺トランジスタのゲート電極26を区画するフ
ォトレジストマスキング工程を施す。As shown in FIG. 3E, the entire array region 50 is covered with the photoresist 27 and protected while protecting the peripheral region 40.
A photoresist masking step for partitioning the gate electrode 26 of the peripheral transistor in FIG.
【0045】次に、フォトレジスト27をゲート電極2
6およびメモリセルの両方から全面的に除去する。フォ
トレジストマスキング工程をもう一度施してメモリセル
をフォトレジスト28で覆い、周辺領域40にイオン打
ち込み工程を施して図3Fに示すような低濃度ドープし
た(LDD)領域17を形成する。Next, a photoresist 27 is applied to the gate electrode 2.
6 and the entire memory cell. A photoresist masking step is performed again to cover the memory cells with photoresist 28, and a peripheral area 40 is ion implanted to form lightly doped (LDD) regions 17 as shown in FIG. 3F.
【0046】図3Gに示すとおり、フォトレジスト28
をメモリセル上から除去し、好適にはHTOから成る酸
化物スペーサを堆積させたのちエッチバックして周辺ト
ランジスタ26の端部およびフローティングゲート13
の端部にLDD酸化物スペーサ19を形成する。酸化物
スペーサ19は周辺LDDトランジスタの形成に通常用
いられるが、この発明ではアレーのトポグラフィを滑ら
かにするためにこの酸化物スペーサをアレー領域50に
用いるのが有利である。アレートポグラフィが滑らかで
あれば後続の工程で堆積させる金属ワード線のステップ
カバレッジが良好になる。As shown in FIG. 3G, the photoresist 28
Is removed from above the memory cell and an oxide spacer, preferably made of HTO, is deposited and then etched back to remove the edge of the peripheral transistor 26 and the floating gate 13.
An LDD oxide spacer 19 is formed at the end of. Although oxide spacers 19 are commonly used to form peripheral LDD transistors, it is advantageous in the present invention to use the oxide spacers in array region 50 to smooth the topography of the array. If the allography is smooth, the step coverage of the metal word line deposited in the subsequent process will be good.
【0047】次に、図3Hに示すとおり、周辺トランジ
スタのソース/ドレーン領域20の形成のために周辺領
域40にヒ素イオン打込みを施す。このイオン打込み工
程中はアレー領域50はフローティングゲート13をイ
オン打込みから保護するためにアレーマスク29で覆
う。Next, as shown in FIG. 3H, arsenic ion implantation is performed on the peripheral region 40 to form the source / drain region 20 of the peripheral transistor. During this ion implantation step, the array region 50 is covered with an array mask 29 to protect the floating gate 13 from ion implantation.
【0048】図3Iに示すとおり、結合誘電体21をメ
モリセルおよび周辺トランジスタを覆って成長させる。
一つの実施例では、この結合誘電体21は酸化物−窒化
物−酸化物−ポリシリコン(ONOP)複合層から成
る。このONOP複合層は、下層から上層に向かう順序
に、80オングストローム乃至250オングストローム
の範囲の厚さ(好適には厚さ100オングストローム)
の酸化物層と、100オングストロームの厚さの窒化物
(N)層と、50オングストロームの厚さの酸化物層
と、ポリシリコン(P)層とから成る。As shown in FIG. 3I, a coupling dielectric 21 is grown over the memory cells and peripheral transistors.
In one embodiment, the coupling dielectric 21 comprises an oxide-nitride-oxide-polysilicon (ONOP) composite layer. The ONOP composite layer has a thickness ranging from 80 Angstroms to 250 Angstroms (preferably 100 Angstroms) in order from bottom to top.
, A 100 Å thick nitride (N) layer, a 50 Å thick oxide layer, and a polysilicon (P) layer.
【0049】代わりの実施例では、結合誘電体21は酸
化物−ポリシリコン(OP)複合層を含む。この酸化物
層は80オングストローム乃至250オングストローム
(好適な厚さ100オングストローム)の厚さをもち、
上記OP複合層の最下層を形成する。In an alternative embodiment, coupling dielectric 21 includes an oxide-polysilicon (OP) composite layer. The oxide layer has a thickness between 80 Å and 250 Å (a preferred thickness of 100 Å),
The lowermost layer of the OP composite layer is formed.
【0050】ONOP複合層およびOP複合層の両方に
おける酸化物層は高温酸化物(HTO)または熱酸化成
長層で形成する。また、これらONOP複合層およびO
P複合層におけるポリシリコン層は後続の工程から下側
層を保護するバッファとして作用する。ポリシリコン層
の厚さの最適値はドープずみのポリシリコンまたはドー
プなしのポリシリコンのどちらが必要かの決定に左右さ
れる。ドープなしの場合は好適な厚さの範囲は100オ
ングストローム乃至600オングストロームである。ド
ープずみの場合は好適な厚さは400オングストローム
乃至100オングストロームである。The oxide layers in both the ONOP composite layer and the OP composite layer are formed of high temperature oxide (HTO) or thermally oxidized growth layers. In addition, these ONOP composite layers and O
The polysilicon layer in the P composite layer acts as a buffer protecting the lower layer from subsequent processing. The optimum value for the thickness of the polysilicon layer depends on the decision whether to use doped or undoped polysilicon. Without undoping, the preferred thickness range is 100 Å to 600 Å. If doped, the preferred thickness is between 400 Å and 100 Å.
【0051】ポリシリコン層のドーピングにはヒ素また
はリンなどの不純物を用いる。そのようにドープしたポ
リシリコン層は周辺部の相互接続、四トランジスタSR
AMセルの負荷抵抗などに用いるのが有利である。四ト
ランジスタSRAMセルの場合は、バッファポリシリコ
ンが所望の負荷抵抗特性を発揮するように最適厚さを選
ぶ。For doping the polysilicon layer, an impurity such as arsenic or phosphorus is used. The polysilicon layer so doped is a peripheral interconnect, a four transistor SR
It is advantageous to use it for the load resistance of an AM cell. In the case of a four-transistor SRAM cell, an optimum thickness is selected so that the buffer polysilicon exhibits desired load resistance characteristics.
【0052】図3Jでは結合誘電体複合層21を慣用の
フォトレジストマスキングおよびエッチング工程で周辺
トランジスタから除去している。図3Kでは、BPSG
絶縁層22を堆積させ、次にBPSGフロー工程を施し
て厚さ約6000オングストロームのBPSGをアレー
領域50および周辺領域40の両方を覆って形成する。In FIG. 3J, coupling dielectric composite layer 21 is removed from the peripheral transistors by a conventional photoresist masking and etching process. In FIG. 3K, BPSG
An insulating layer 22 is deposited and then subjected to a BPSG flow step to form a BPSG having a thickness of about 6000 Å over both the array region 50 and the peripheral region 40.
【0053】図3Lではコンタクトマスク利用によりコ
ンタクト孔23を形成している。周辺領域40にコンタ
クト孔23を形成する際にはBPSG層22をシリコン
表面までエッチングで掘り下げる。これによって、ソー
ス/ドレーン領域20とのコンタクト形成のための後続
の工程が容易になる。アレー領域50ではメモリアレー
全体を大きいコンタクト孔23として開き、BPSG層
22を図3Lに示すとおり結合誘電体層21までエッチ
ングで掘り下げる。ドライプラズマ酸化物エッチングの
酸化物−ポリシリコン選択性によって、下側層をBPS
Gコンタクトのためのエッチングから保護するためのO
NOP複合層またはOP複合層のバッファポリシリコン
層に適切な厚さを選ぶ必要がある。例えば、酸化物−ポ
リシリコン選択性が30を超える場合は、バッファポリ
シリコンを厚さ400オングストローム以上にすれば充
分な保護を達成できる。In FIG. 3L, the contact holes 23 are formed by using a contact mask. When forming the contact hole 23 in the peripheral region 40, the BPSG layer 22 is dug down to the silicon surface by etching. This facilitates subsequent steps for forming a contact with the source / drain region 20. In the array region 50, the entire memory array is opened as a large contact hole 23, and the BPSG layer 22 is etched down to the coupling dielectric layer 21 as shown in FIG. 3L. Due to the oxide-polysilicon selectivity of the dry plasma oxide etch, the lower layer is
O to protect against etching for G contact
It is necessary to select an appropriate thickness for the buffer polysilicon layer of the NOP composite layer or the OP composite layer. For example, if the oxide-polysilicon selectivity exceeds 30, sufficient protection can be achieved by increasing the buffer polysilicon thickness to 400 Å or more.
【0054】コンタクト孔形成ののち金属1の層24を
メモリセルおよび周辺トランジスタを覆って堆積させ
る。堆積した金属1の層24を、フォトレジストマスキ
ング工程を用い、アレー領域50内にメモリセルの制御
ゲートとして、また周辺領域40内に周辺トランジスタ
用の相互接続線として、それぞれ区画する。上述のとお
り、フローティングゲート13近傍の酸化物スペーサ1
9は図3Mに示すとおり金属ワード線24の滑らかなス
テップカバレッジに備える。After forming the contact holes, a layer 24 of metal 1 is deposited over the memory cells and peripheral transistors. The deposited metal 1 layer 24 is partitioned using a photoresist masking step in the array region 50 as a control gate of the memory cell and in the peripheral region 40 as an interconnect line for a peripheral transistor. As described above, the oxide spacer 1 near the floating gate 13
9 provides for smooth step coverage of the metal word lines 24 as shown in FIG. 3M.
【0055】次に、互いに隣接する金属ワード線の間で
露出した状態に留まっているバッファポリシリコン層部
分(図3Mには示してない)を、金属ワード線パターン
をマスクとしたポリシリコンのプラズマエッチング工程
で除去する。バッファポリシリコンを通じた金属ワード
線どうしの間の漏洩を防ぐためにこの工程は必要であ
る。また、バッファポリシリコンのエッチングにおいて
金属ワード線パターンをマスクとして用いることによっ
て、残りのバッファポリシリコンの金属ワード線へのセ
ルフアラインメントを確実にする。Next, a portion of the buffer polysilicon layer (not shown in FIG. 3M) remaining exposed between adjacent metal word lines is subjected to polysilicon plasma using the metal word line pattern as a mask. It is removed in an etching step. This step is necessary to prevent leakage between metal word lines through the buffer polysilicon. Also, by using the metal word line pattern as a mask in the etching of the buffer polysilicon, the self-alignment of the remaining buffer polysilicon to the metal word lines is ensured.
【0056】次に、後続の金属層の形成を必要に応じて
行うために慣用の工程(図示してない)を施すことがで
きる。最後に掻き傷などの損傷からペレットを保護する
ためにシリコン表面全体に慣用の不活性化層(図示して
ない)を堆積させる。Next, a conventional process (not shown) can be performed to form a subsequent metal layer as required. Finally, a conventional passivation layer (not shown) is deposited over the silicon surface to protect the pellet from damage such as scratches.
【0057】図4A乃至図4Fはこの発明の他の実施例
を示す。これら図の各々の上半分には周知の不揮発性メ
モリセル構造をそれと対応のプログラム/消去/読出し
論理テーブルとともに示してある。これら図の各々の下
半分には、この発明の不揮発性メモリセルの上記周知の
構造と対応する金属ゲート構成を示してある。FIGS. 4A to 4F show another embodiment of the present invention. The upper half of each of these figures shows a well-known non-volatile memory cell structure along with its corresponding program / erase / read logic table. The lower half of each of these figures shows a metal gate configuration corresponding to the known structure of the non-volatile memory cell of the present invention.
【0058】図4AはETOX不揮発性メモリセルおよ
びそのプログラム/消去/読出しテーブル(サメール
シャフィク ハダット他名義の米国特許第5,077,
691号に記載)を、コンタクトなしの実質接地アレー
構造用の対応の金属ゲート構成とともに示す。図4Bは
分割ゲートメモリセルおよびそのプログラム/消去/読
出しテーブルをそれと対応の金属ゲート構成とともに示
す。図4Cは二重ポリシリコンソース側注入メモリセル
およびそのプログラム/消去/読出しテーブルを対応の
金属ゲート構成とともに示す。図4Dは三重ポリシリコ
ンソース側注入メモリセルおよびそのプログラム/消去
/読出しテーブル(ウー他名義の米国特許第4,79
4,465号および飯塚名義の米国特許第4,462,
090号に記載)をコンタクトなし実質接地アレー構造
用の対応の金属ゲート構成とともに示す。図4Eは三重
ウェル分割ビット線NOR(DINOR)メモリセルお
よびそのプログラム/消去/読出しテーブル(IEDM
‘94年第3.4.1頁−第3.4.4頁所載の辻他著
「消去/書込みサイクル耐久特性を改善するDINOR
フラッシュメモリの新しい消去方法」に記載)をコンタ
クトなし実質接地アレー構造用金属ゲート構成とともに
示す。図4Fは1994年1月11日登録のマー他名義
米国特許第5,278,439号に記載のセルフアライ
ンした双ビットライン分割ゲートフラッシュメモリセル
(ここに参照してこの明細書に組み入れる)を対応の金
属ゲート構成およびプログラム/消去/読出しテーブル
とともに示す。FIG. 4A shows an ETOX nonvolatile memory cell and its program / erase / read-out table (same mail).
U.S. Pat. No. 5,077, to Shafik Hadat et al.
No. 691) is shown with a corresponding metal gate configuration for a substantially grounded array structure without contacts. FIG. 4B shows a split gate memory cell and its program / erase / read table with its corresponding metal gate configuration. FIG. 4C shows a double polysilicon source side implanted memory cell and its program / erase / read table with corresponding metal gate configuration. FIG. 4D shows a triple polysilicon source side implanted memory cell and its program / erase / read table (U.S. Pat.
No. 4,465 and U.S. Pat.
No. 090) is shown with a corresponding metal gate configuration for a contactless substantially grounded array structure. FIG. 4E shows a triple well divided bit line NOR (DINOR) memory cell and its program / erase / read table (IEDM).
Tsuji et al., "DINOR Improving Erasure / Write Cycle Durability," published on pages 3.4.1 to 3.4.4 in 1994.
New Erasure Method for Flash Memory ”is shown with a metal gate configuration for a contactless, substantially grounded array structure. FIG. 4F shows a self-aligned dual bit line split gate flash memory cell (US Pat. No. 5,278,439, issued Jan. 11, 1994), which is hereby incorporated by reference. Shown with corresponding metal gate configurations and program / erase / read tables.
【0059】図4A乃至図4Fから明らかなとおり、金
属ゲートメモリセルの考え方は単純であるので、この考
え方はEPROM、フラッシュEPROM、フラッシュ
EEPROM、NOVRAMなど任意の不揮発性メモリ
セルに適用できる。As is apparent from FIGS. 4A to 4F, the concept of the metal gate memory cell is simple, so this concept can be applied to any nonvolatile memory cell such as EPROM, flash EPROM, flash EEPROM, NOVRAM, and the like.
【0060】上述の説明は例示を意図するものであって
限定のためのものではない。また、この発明は添付の特
許請求の範囲の請求項の範囲内に入るすべての変形およ
び改変を包含することを意図するものである。The above description is intended to be illustrative, not limiting. Also, the present invention is intended to embrace all such variations and modifications that fall within the scope of the appended claims.
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【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成10年7月10日[Submission date] July 10, 1998
【手続補正1】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】図面の簡単な説明[Correction target item name] Brief description of drawings
【補正方法】追加[Correction method] Added
【補正内容】[Correction contents]
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】従来の二重ポリシリコン層ETOX不揮発性メ
モリセルの断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional double polysilicon layer ETOX nonvolatile memory cell.
【図2A】この発明によるコンタクトなしアレーの平面
図。FIG. 2A is a plan view of an array without contacts according to the present invention.
【図2B】図2Aの線A−Aにおける断面図。FIG. 2B is a sectional view taken along line AA in FIG. 2A.
【図3A】この発明の金属ゲート不揮発性メモリセルの
製造プロセスの説明のためのメモリデバイスおよびMO
S周辺トランジスタの断面図。FIG. 3A is a memory device and MO for describing a manufacturing process of a metal gate nonvolatile memory cell of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view of an S peripheral transistor.
【図3B】この発明の金属ゲート不揮発性メモリセルの
製造プロセスの説明のためのメモリデバイスおよびMO
S周辺トランジスタの断面図。FIG. 3B is a memory device and MO for explaining a manufacturing process of the metal gate nonvolatile memory cell of the present invention;
FIG. 4 is a sectional view of an S peripheral transistor.
【図3C】この発明の金属ゲート不揮発性メモリセルの
製造プロセスの説明のためのメモリデバイスおよびMO
S周辺トランジスタの断面図。FIG. 3C is a memory device and MO for describing a manufacturing process of the metal gate nonvolatile memory cell of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view of an S peripheral transistor.
【図3D】この発明の金属ゲート不揮発性メモリセルの
製造プロセスの説明のためのメモリデバイスおよびMO
S周辺トランジスタの断面図。FIG. 3D is a memory device and MO for describing a manufacturing process of the metal gate nonvolatile memory cell of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view of an S peripheral transistor.
【図3E】この発明の金属ゲート不揮発性メモリセルの
製造プロセスの説明のためのメモリデバイスおよびMO
S周辺トランジスタの断面図。FIG. 3E is a memory device and MO for explaining a manufacturing process of the metal gate nonvolatile memory cell of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view of an S peripheral transistor.
【図3F】この発明の金属ゲート不揮発性メモリセルの
製造プロセスの説明のためのメモリデバイスおよびMO
S周辺トランジスタの断面図。FIG. 3F is a memory device and MO for describing a manufacturing process of the metal gate nonvolatile memory cell of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view of an S peripheral transistor.
【図3G】この発明の金属ゲート不揮発性メモリセルの
製造プロセスの説明のためのメモリデバイスおよびMO
S周辺トランジスタの断面図。FIG. 3G is a memory device and MO for explaining a manufacturing process of the metal gate nonvolatile memory cell of the present invention;
FIG. 4 is a sectional view of an S peripheral transistor.
【図3H】この発明の金属ゲート不揮発性メモリセルの
製造プロセスの説明のためのメモリデバイスおよびMO
S周辺トランジスタの断面図。FIG. 3H is a memory device and MO for describing a manufacturing process of the metal gate nonvolatile memory cell of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view of an S peripheral transistor.
【図3I】この発明の金属ゲート不揮発性メモリセルの
製造プロセスの説明のためのメモリデバイスおよびMO
S周辺トランジスタの断面図。FIG. 3I is a memory device and MO for describing a manufacturing process of a metal gate nonvolatile memory cell of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view of an S peripheral transistor.
【図3J】この発明の金属ゲート不揮発性メモリセルの
製造プロセスの説明のためのメモリデバイスおよびMO
S周辺トランジスタの断面図。FIG. 3J is a memory device and MO for explaining the manufacturing process of the metal gate nonvolatile memory cell of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view of an S peripheral transistor.
【図3K】この発明の金属ゲート不揮発性メモリセルの
製造プロセスの説明のためのメモリデバイスおよびMO
S周辺トランジスタの断面図。FIG. 3K is a memory device and MO for describing a manufacturing process of a metal gate nonvolatile memory cell of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view of an S peripheral transistor.
【図3L】この発明の金属ゲート不揮発性メモリセルの
製造プロセスの説明のためのメモリデバイスおよびMO
S周辺トランジスタの断面図。FIG. 3L is a memory device and MO for describing a manufacturing process of a metal gate nonvolatile memory cell of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view of an S peripheral transistor.
【図3M】この発明の金属ゲート不揮発性メモリセルの
製造プロセスの説明のためのメモリデバイスおよびMO
S周辺トランジスタの断面図。FIG. 3M is a memory device and MO for describing a manufacturing process of a metal gate nonvolatile memory cell of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view of an S peripheral transistor.
【図4A】周知の不揮発性メモリセル構造の断面図、そ
れと対応するプログラム/消去/読出し論理テーブル、
および上記周知の構造と対応するこの発明の第2の実施
例の断面図。FIG. 4A is a cross-sectional view of a known nonvolatile memory cell structure, and a corresponding program / erase / read logic table;
And a sectional view of a second embodiment of the invention corresponding to the above known structure.
【図4B】周知の不揮発性メモリセル構造の断面図、そ
れと対応するプログラム/消去/読出し論理テーブル、
および上記周知の構造と対応するこの発明の第3の実施
例の断面図。FIG. 4B is a cross-sectional view of a known nonvolatile memory cell structure, and a corresponding program / erase / read logic table;
And a sectional view of a third embodiment of the invention corresponding to the above known structure.
【図4C】周知の不揮発性メモリセル構造の断面図、そ
れと対応するプログラム/消去/読出し論理テーブル、
および上記周知の構造と対応するこの発明の第4の実施
例の断面図。FIG. 4C is a cross-sectional view of a known non-volatile memory cell structure, with corresponding program / erase / read logic tables;
And a sectional view of a fourth embodiment of the invention corresponding to the above known structure.
【図4D】周知の不揮発性メモリセル構造の断面図、そ
れと対応するプログラム/消去/読出し論理テーブル、
および上記周知の構造と対応するこの発明の第5の実施
例の断面図。FIG. 4D is a cross-sectional view of a known nonvolatile memory cell structure, and a corresponding program / erase / read logic table;
And a sectional view of a fifth embodiment of the present invention corresponding to the above known structure.
【図4E】周知の不揮発性メモリセル構造の断面図、そ
れと対応するプログラム/消去/読出し論理テーブル、
および上記周知の構造と対応するこの発明の第6の実施
例の断面図。FIG. 4E is a cross-sectional view of a known non-volatile memory cell structure, with a corresponding program / erase / read logic table;
And a sectional view of a sixth embodiment of the present invention corresponding to the above known structure.
【図4F】周知の不揮発性メモリセル構造の断面図、そ
れと対応するプログラム/消去/読出し論理テーブル、
および上記周知の構造と対応するこの発明の第7の実施
例の断面図。FIG. 4F is a cross-sectional view of a known nonvolatile memory cell structure, and a corresponding program / erase / read logic table;
And a sectional view of a seventh embodiment of the invention corresponding to the above known structure.
【符号の説明】 10 ポリシリコン層(フローティングゲート) 11 酸化物−窒化物−酸化物(ONO)結合誘電体
層 12,22 トンネル酸化物誘電体層 13 ポリシリコン層(制御ゲート) 14 ソース領域 15 ドレーン領域 16 金属層 17 BPSG絶縁層 21 酸化物−窒化物−酸化物−ポリシリコン(ON
OP)複合層 23 連続金属線(ワード線) 24 フローティングゲート 25 連続埋込みビット線(ソース/ドレーン領域) 30 フォトレジスト 40 周辺領域 50 アレー領域DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Polysilicon layer (floating gate) 11 Oxide-nitride-oxide (ONO) bonding dielectric layer 12, 22 Tunnel oxide dielectric layer 13 Polysilicon layer (control gate) 14 Source region 15 Drain region 16 Metal layer 17 BPSG insulating layer 21 Oxide-nitride-oxide-polysilicon (ON
OP) Composite layer 23 Continuous metal line (word line) 24 Floating gate 25 Continuous buried bit line (source / drain region) 30 Photoresist 40 Peripheral region 50 Array region
Claims (50)
ネル領域で互いに分離されているソース領域およびドレ
ーン領域と、 前記チャンネル領域をそのチャンネル領域から絶縁され
た状態で覆うフローティングゲートであって、その端部
の少なくとも片方が前記ソース領域およびドレーン領域
の一方の対応の端部と目合わせされその対応の端部を区
画する作用を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をそのフローティングゲート
から絶縁された状態で覆う金属製の制御ゲートとを含む
不揮発性メモリセル。A source region and a drain region formed in a silicon substrate and separated from each other by a channel region; and a floating gate covering the channel region in an insulated state from the channel region. At least one of which is aligned with one corresponding end of the source region and the drain region and serves to define the corresponding end; and covers the floating gate insulated from the floating gate. A nonvolatile memory cell including a metal control gate.
陥を除去するために前記制御ゲートを焼きなまし工程に
かけた請求項1記載の不揮発性メモリセル。2. The non-volatile memory cell according to claim 1, wherein said control gate is subjected to an annealing step to remove defects from said source region and said drain region.
物誘電体層によって前記チャンネル領域から絶縁した請
求項1記載の不揮発性メモリセル。3. The nonvolatile memory cell according to claim 1, wherein said floating gate is insulated from said channel region by a tunnel oxide dielectric layer.
化物−窒化物−酸化物−ポリシリコン(ONOP)結合
誘電体または酸化物−ポリシリコン(OP)結合誘電体
の複合層によって、前記フローティングゲートから絶縁
されている請求項1記載の不揮発性メモリセル。4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the control gate is formed of a composite oxide-nitride-oxide-polysilicon (ONOP) dielectric or an oxide-polysilicon (OP) composite dielectric in order from a lower layer to an upper layer. 2. The non-volatile memory cell according to claim 1, wherein the non-volatile memory cell is insulated from the floating gate.
電体の中の前記酸化物が高温酸化物(HTO)または熱
酸化成長酸化物である請求項4記載の不揮発性メモリセ
ル。5. The nonvolatile memory cell according to claim 4, wherein said oxide in said ONOP coupling dielectric and said OP coupling dielectric is a high temperature oxide (HTO) or a thermally oxidized oxide.
電体の中の前記ポリシリコンが不純物でドープされてな
く100オングストローム乃至600オングストローム
の範囲の厚さを有する請求項4記載の不揮発性メモリセ
ル。6. The non-volatile memory cell of claim 4, wherein said ONOP coupling dielectric and said polysilicon in said OP coupling dielectric are undoped and have a thickness in the range of 100 Å to 600 Å.
電体の中の前記ポリシリコンが不純物でドープされてお
り400オングストローム乃至1000オングストロー
ムの範囲の厚さを有する請求項4記載の不揮発性メモリ
セル。7. The non-volatile memory cell of claim 4, wherein said ONOP coupling dielectric and said polysilicon in said OP coupling dielectric are doped with impurities and have a thickness in the range of 400 Å to 1000 Å.
て設けられ、前記ソース領域およびドレーン領域の各々
の一部を覆って延びる酸化物スペーサをさらに含む請求
項4記載の不揮発性メモリセル。8. The nonvolatile memory cell according to claim 4, further comprising an oxide spacer provided adjacent to a side surface of said floating gate and extending over a part of each of said source region and said drain region.
発性メモリセル。9. The nonvolatile memory cell according to claim 1, wherein said metal comprises an alloy.
または銅を含む請求項1記載の不揮発性メモリセル。10. The nonvolatile memory cell according to claim 1, wherein said metal includes aluminum, tungsten or copper.
コン材料、タングステンポリサイド、またはタングステ
ンシリサイドを含む請求項1記載の不揮発性メモリセ
ル。11. The non-volatile memory cell according to claim 1, wherein said floating gate comprises a polycrystalline silicon material, tungsten polycide, or tungsten silicide.
ル、フラッシュEPROMセルまたはEEPROMセル
を含む請求項1記載の不揮発性メモリセル。12. The nonvolatile memory cell according to claim 1, wherein said nonvolatile memory cell comprises an EPROM cell, a flash EPROM cell or an EEPROM cell.
ネル領域全体を横切って延び、前記フローティングゲー
ト端部が前記ソースおよびドレーン領域の対応の端部と
目合わせされその対応の端部を区画する作用をする請求
項1記載の不揮発性メモリセル。13. The floating gate extends across the entire channel region and the floating gate end is aligned with a corresponding end of the source and drain regions and serves to define the corresponding end. Item 2. The nonvolatile memory cell according to Item 1.
地アレー構造に用いるのに適合している請求項13記載
の不揮発性メモリセル。14. The non-volatile memory cell of claim 13, wherein said memory cell is adapted for use in a contactless substantially grounded array structure.
ネル領域の第1の部分を横切って延び、前記制御ゲート
が前記チャンネル領域の残余の部分を横切って延びる請
求項1記載の不揮発性メモリセル。15. The nonvolatile memory cell of claim 1, wherein said floating gate extends across a first portion of said channel region and said control gate extends across a remaining portion of said channel region.
が前記チャンネル領域の第1の部分を横切って延び、前
記フローティングゲートの残余の部分が前記ドレーン領
域の一部を横切って延び、前記金属層が前記チャンネル
領域の残余の部分を横切って延びる請求項1記載の不揮
発性メモリセルであって、ソース側注入機構によってプ
ログラムされる不揮発性メモリセル。16. A first portion of the floating gate extends across a first portion of the channel region, a remaining portion of the floating gate extends across a portion of the drain region, and wherein the metal layer is 2. The non-volatile memory cell of claim 1, wherein said non-volatile memory cell extends across a remaining portion of said channel region.
不揮発性メモリセルであって、前記フローティングゲー
トおよび前記制御ゲートが前記チャンネル領域の第1の
部分を横切って延び、前記選択ゲートが前記制御ゲート
の一部および前記チャンネル領域の残余の部分および前
記ソース領域の一部を横切ってそれらから絶縁された状
態で延び、前記フローティングゲートおよび前記制御ゲ
ートが多結晶シリコン材料またはタングステンポリサイ
ドまたはタングステンシリサイドを含み、前記選択ゲー
トが金属を含む不揮発性メモリセル。17. The non-volatile memory cell of claim 1, further comprising a select gate, wherein said floating gate and said control gate extend across a first portion of said channel region, and wherein said select gate is said control gate. A portion of the gate and a remainder of the channel region and a portion of the source region extending insulated therefrom, wherein the floating gate and the control gate are made of a polysilicon material or tungsten polycide or tungsten silicide And the select gate includes a metal.
記基板の中の第2のウェルをさらに含む請求項1記載の
不揮発性メモリセルであって、 前記フローティングゲートが前記チャンネル領域全体を
横切って延び、前記ソース領域およびドレーン領域が前
記第1のウェルの中にあり、前記第1のウェルが前記第
2のウェルの中にあり、前記ソース領域および前記ドレ
ーン領域が一つの導電型であり、前記第1のウェルが前
記一つの導電型と反対の導電型であり、前記第2のウェ
ルが前記第1のウェルと反対の導電型である不揮発性メ
モリセル。18. The non-volatile memory cell according to claim 1, further comprising a first well in said substrate and a second well in said substrate, wherein said floating gate covers the entire channel region. Extending transversely, the source and drain regions are in the first well, the first well is in the second well, and the source and drain regions are of one conductivity type. Wherein the first well has a conductivity type opposite to the one conductivity type, and the second well has a conductivity type opposite to the first well.
使用に適合した請求項18記載の不揮発性メモリセル。19. The non-volatile memory cell of claim 18, adapted for use in a contactless substantially grounded array structure.
セル構造であって、 一つの導電型の表面領域を有する半導体基板と、 前記表面領域に形成され、前記一つの導電型と反対の第
2の導電型を有する第1のドレーン領域および第2のド
レーン領域と、 前記第1のドレーン領域と前記第2のドレーン領域との
間の前記表面領域に互いに間隔を隔てて設けた第1の積
重ね構成のフローティングゲート・制御ゲートおよび第
2の積重ね構成のフローティングゲート・制御ゲート
と、 前記第1および第2の積重ね構成のフローティングゲー
ト・制御ゲートの間の前記表面領域に設けた選択ゲート
と、 前記第1のドレーン領域に接触している第1のビット線
と、 前記第2のドレーン領域に接触している第2のビット線
と、 前記選択ゲートに接触し、前記第1のビット線および前
記第2のビット線にほぼ垂直な向きのワード線とを含
み、前記ワード線および前記選択ゲートを金属で構成し
てあるデュアルビットフラッシュEEPROMセル。20. A dual bit flash EEPROM.
A semiconductor substrate having a surface region of one conductivity type; a first drain region formed on the surface region and having a second conductivity type opposite to the one conductivity type; A drain region, a floating gate / control gate of a first stacked configuration, and a floating gate / control gate of a second stacked configuration provided at a distance from each other in the surface region between the first drain region and the second drain region. A floating gate / control gate; a select gate provided in the surface region between the floating gate / control gate in the first and second stacked configurations; and a first bit in contact with the first drain region. A second bit line that is in contact with the second drain region; and a second bit line that is in contact with the select gate and is substantially in contact with the first bit line and the second bit line. A dual-bit flash EEPROM cell including a vertically oriented word line, wherein the word line and the select gate are comprised of metal.
モリセルアレーであって、 前記シリコン基板の上にその基板から絶縁された状態で
形成され、前記アレーを横切る第1の方向に延びる複数
の線に沿って配列された複数のフローティングゲート
と、 前記フローティングゲートの前記線の間で前記基板の中
に設けた複数の連続した埋込みビット線であって、その
フローティングゲート隣接部分が前記メモリセルのソー
ス領域およびドレーン領域、すなわち前記フローティン
グゲートの端部の少なくとも片方の端部といずれか一方
の対応の端部が目合せされ前記片方の端部の利用により
前記対応の端部が区画されているソース領域およびドレ
ーン領域を形成する複数の連続した埋込みビット線と、 前記フローティングゲートの上にこれらフローティング
ゲートから絶縁された状態で延びる複数の金属製の制御
線であって、前記第1の方向とは異なる方向に延び、各
々の前記セル直上部で前記メモリセルの制御ゲートを構
成する複数の金属製の制御線とを含む不揮発性メモリセ
ルアレー。21. A non-volatile memory cell array formed in a silicon substrate, said plurality of non-volatile memory cells being formed on said silicon substrate in a state insulated from said substrate, and extending in a first direction across said array. A plurality of floating gates arranged along a line, and a plurality of continuous buried bit lines provided in the substrate between the lines of the floating gate, wherein a portion adjacent to the floating gate is a portion of the memory cell. At least one end of the source region and the drain region, that is, at least one end of the end of the floating gate is aligned, and the corresponding end is defined by using the one end. A plurality of continuous buried bit lines forming a source region and a drain region; A plurality of metal control lines extending in a state insulated from the switching gate, extending in a direction different from the first direction, and forming a control gate of the memory cell immediately above each of the cells. And a non-volatile memory cell array including a metal control line.
欠陥を除去するために前記制御ゲートを焼きなまし工程
にかけた請求項21記載の不揮発性メモリセル。22. The non-volatile memory cell according to claim 21, wherein said control gate is subjected to an annealing step to remove defects from said source region and said drain region.
化物誘電体層によって前記チャンネル領域から絶縁した
請求項21記載の不揮発性メモリセル。23. The nonvolatile memory cell of claim 21, wherein said floating gate is insulated from said channel region by a tunnel oxide dielectric layer.
物−窒化物−酸化物−ポリシリコン(ONOP)結合誘
電体または酸化物−ポリシリコン(OP)結合誘電体の
複合層によって、前記フローティングゲートから絶縁さ
れている請求項21記載の不揮発性メモリセル。24. The semiconductor device according to claim 24, wherein the control line is formed of a composite oxide-nitride-oxide-polysilicon (ONOP) dielectric or a composite oxide-polysilicon (OP) dielectric in the order of lower layer to upper layer. 22. The nonvolatile memory cell according to claim 21, which is insulated from the floating gate.
誘電体の中の前記酸化物が高温酸化物(HTO)または
熱酸化成長酸化物である請求項24記載の不揮発性メモ
リセル。25. The non-volatile memory cell according to claim 24, wherein said oxide in said ONOP coupling dielectric and said OP coupling dielectric is a high temperature oxide (HTO) or a thermally oxidized oxide.
に近接して設けられ、前記ソース領域およびドレーン領
域の各々の一部を覆って延びる酸化物スペーサをさらに
含む請求項24記載の不揮発性メモリセル。26. The non-volatile memory cell according to claim 24, further comprising an oxide spacer provided adjacent to a side surface of said plurality of floating gates and extending over a part of each of said source region and said drain region.
または銅を含む請求項21記載の不揮発性メモリセル。27. The non-volatile memory cell according to claim 21, wherein said metal includes aluminum, tungsten or copper.
って、 (A)シリコン基板の上に第1の絶縁材料層を形成する過
程と、 (B)前記第1の絶縁材料層の上にフローティングゲート
を形成する過程と、 (C)前記シリコン基板の中にソース領域およびドレーン
領域を、前記フローティングゲートの端部の少なくとも
一方が前記ソース領域およびドレーン領域の一方の対応
の端部と目合わせされるように形成する過程と、 (D)前記フローティングゲートの上に第2の絶縁材料層
を形成する過程と、 (E)前記第2の絶縁材料層の上に金属製の制御ゲートを
形成する過程とを含む方法。28. A method of manufacturing a nonvolatile memory cell, comprising: (A) forming a first insulating material layer on a silicon substrate; and (B) forming a first insulating material layer on the silicon substrate. Forming a floating gate; and (C) aligning a source region and a drain region in the silicon substrate, wherein at least one of the ends of the floating gate is aligned with one corresponding end of the source region and the drain region. (D) forming a second insulating material layer on the floating gate; and (E) forming a metal control gate on the second insulating material layer. And a process comprising:
をさらに含む不揮発性メモリセル製造方法。29. The method of claim 28, further comprising the step of: (F) annealing after step (C) and before step (D).
を含む請求項29記載の不揮発性メモリセル製造方法。30. The method according to claim 29, wherein the first insulating material layer includes a tunnel oxide.
向かう順に酸化物−窒化物−酸化物−ポリシリコン(O
NOP)結合誘電体または酸化物−ポリシリコン(O
P)結合誘電体の複合層を含む請求項29記載の不揮発
性メモリセル製造方法。31. An oxide-nitride-oxide-polysilicon (O) layer in which the second insulating material layer is arranged from a lower layer to an upper layer.
NOP) coupled dielectric or oxide-polysilicon (O
30. The method of claim 29, comprising a composite layer of P) coupling dielectric.
誘電体の中の前記酸化物が高温酸化物(HTO)または
熱酸化成長酸化物である請求項31記載の不揮発性メモ
リセル製造方法。32. The method according to claim 31, wherein the oxide in the ONOP coupling dielectric and the OP coupling dielectric is a high temperature oxide (HTO) or a thermally oxidized oxide.
誘電体の中の前記ポリシリコンが不純物でドープされて
なく100オングストローム乃至600オングストロー
ムの範囲の厚さを有する請求項31記載の不揮発性メモ
リセル製造方法。33. The non-volatile memory cell fabrication of claim 31, wherein said ONOP coupling dielectric and said polysilicon in said OP coupling dielectric are undoped and have a thickness in the range of 100 Angstroms to 600 Angstroms. Method.
誘電体の中の前記ポリシリコンが不純物でドープされて
おり400オングストローム乃至1000オングストロ
ームの範囲の厚さを有する請求項31記載の不揮発性メ
モリセル製造方法。34. The non-volatile memory cell fabrication of claim 31, wherein said ONOP coupling dielectric and said polysilicon in said OP coupling dielectric are doped with impurities and have a thickness in the range of 400 Angstroms to 1000 Angstroms. Method.
グゲートを形成する際にフォトレジストマスキングプロ
セスを、過程(B)の完了時に前記フローティングゲート
がフォトレジストで覆われ過程(C)の直後にそのフォト
レジストが除去されるように用いる請求項29記載の不
揮発性メモリセル製造方法。35. A photoresist masking process when forming the floating gate in the step (B), and the floating gate is covered with a photoresist upon completion of the step (B). 30. The method according to claim 29, wherein the method is used so that the resist is removed.
ス領域およびドレーン領域の各々の一部の上に延びる酸
化物スペーサを前記過程(F)のあと過程(D)の前に形成す
る過程をさらに含む不揮発性メモリセル製造方法。36. The method of claim 31, wherein (G) forming an oxide spacer proximate to a side of the floating gate and extending over a portion of each of the source and drain regions. A method for manufacturing a nonvolatile memory cell, further comprising a step of forming before step (D) after step (D).
不揮発性メモリセル製造方法。37. The method according to claim 29, wherein the metal includes an alloy.
または銅を含む請求項29記載の不揮発性メモリセル製
造方法。38. The method according to claim 29, wherein the metal includes aluminum, tungsten or copper.
コン材料、タングステンポリサイド、またはタングステ
ンシリサイドを含む請求項29記載の不揮発性メモリセ
ル製造方法。39. The method according to claim 29, wherein the floating gate comprises a polycrystalline silicon material, tungsten polycide, or tungsten silicide.
ル、フラッシュEPROMセルまたはEEPROMセル
を含む請求項29記載の不揮発性メモリセル製造方法。40. The method according to claim 29, wherein said nonvolatile memory cell comprises an EPROM cell, a flash EPROM cell or an EEPROM cell.
とも一つのMOS周辺トランジスタとともに形成する不
揮発性メモリセル製造方法であって、 (A)アレー領域と周辺領域とを含むシリコン基板上に絶
縁材料層を形成する過程と、 (B)前記アレー領域および前記周辺領域に多結晶シリコ
ン材料の層を、前記アレー領域における前記多結晶シリ
コン材料が第1の方向の複数の線に沿って配置された複
数のフローティングゲートとして区画されるように形成
する過程と、 (C)前記アレー領域の中のフローティングゲートの前記
線の間で前記シリコン基板の中に連続した埋込みビット
線を、それら埋込みビット線の前記フローティングゲー
ト近接部分が前記メモリセルのソース領域およびドレー
ン領域を形成するとともに前記フローティングゲートの
端部少なくとも一方が前記ソース領域および前記ドレー
ン領域の対応の端部と目合わせされるように、形成する
過程と、 (D)焼きなましを行う過程と、 (E)前記周辺領域の中の前記多結晶シリコン材料により
前記少なくとも一つのMOS周辺トランジスタの少なく
とも一つのゲート電極を形成する過程と、 (F)前記周辺領域の中に前記少なくとも一つのMOS周
辺トランジスタのソース領域およびドレーン領域を形成
する過程と、 (G)前記アレー領域の上に第2の絶縁材料層を形成する
過程と、 (H)前記周辺領域の中にコンタクト孔を形成する過程
と、 (I)前記アレー領域および前記周辺領域の上に金属層
を、前記アレー領域において前記第1の方向とは異なる
方向に前記フローティングゲートの上に配置した複数の
制御線として区画され前記領域において前記少なくとも
一つのMOS周辺トランジスタのソース領域およびドレ
ーン領域と接触した状態で区画されるように、形成する
過程とを含む不揮発性メモリセル製造方法。41. A method of manufacturing a nonvolatile memory cell in which a nonvolatile memory cell is formed in an array with at least one MOS peripheral transistor, comprising: (A) an insulating material layer on a silicon substrate including an array region and a peripheral region. (B) forming a layer of polycrystalline silicon material in the array region and the peripheral region, a plurality of polycrystalline silicon materials in the array region being arranged along a plurality of lines in a first direction. (C) forming a buried bit line continuous in the silicon substrate between the lines of the floating gate in the array region, A portion adjacent to the floating gate forms a source region and a drain region of the memory cell; Forming at least one end with corresponding ends of the source region and the drain region; (D) performing annealing; and (E) performing the annealing in the peripheral region. Forming at least one gate electrode of the at least one MOS peripheral transistor from crystalline silicon material; and (F) forming a source region and a drain region of the at least one MOS peripheral transistor in the peripheral region. (G) forming a second insulating material layer on the array region; (H) forming a contact hole in the peripheral region; and (I) forming a contact hole in the array region and the peripheral region. A plurality of control lines arranged on the floating gate in a direction different from the first direction in the array region; As defined by state Oite the contact with the source region and drain region of at least one MOS peripheral transistor, the nonvolatile memory cell manufacturing method comprising the steps of forming.
ド酸化物の複数の島、すなわち前記フローティングゲー
トを前記第1の方向の前記複数の線に沿って互いに分離
するフィールド酸化物の複数の島を形成する過程をさら
に含む不揮発性メモリセル製造方法。42. The method of claim 42, wherein: (J) a plurality of islands of field oxide on said array region of said silicon substrate, said plurality of islands of said floating gate in said first direction. A method of manufacturing a non-volatile memory cell, further comprising forming a plurality of islands of field oxide separated from each other along a line.
ン材料を区画する際にフォトレジストマスキングプロセ
スを、過程(B)の完了時に前記周辺領域の中の前記フロ
ーティングゲートおよび前記多結晶シリコン材料の両方
をフォトレジストで覆うとともに前期過程(C)の直前に
前記周辺領域の中の前記フローティングゲートおよび前
記多結晶シリコン材料の両方の上から前記フォトレジス
トを除去するように用いる請求項41記載の不揮発性メ
モリセル製造方法。43. A photoresist masking process when partitioning said polycrystalline silicon material in said step (B), and said floating gate and said polycrystalline silicon material in said peripheral region at the completion of step (B). 42. The non-volatile memory of claim 41, wherein both are covered with photoresist and used to remove said photoresist from above both said floating gate and said polysilicon material in said peripheral region immediately prior to step (C). Method for manufacturing volatile memory cell.
(F)が (K)前記ゲート電極に近接して前記ゲート電極の端部と
目合せ状態で前記基板内に低濃度ドープ拡散(LDD)
領域を形成する過程と、 (L)前記ゲート電極の側面および前記フローティングゲ
ートの側面に近接して、前記LDD領域の一部および前
記アレー領域の中の前記ソース領域およびドレーン領域
の一部の上に延びる酸化物スペーサを形成する過程と、 (M)前記酸化物スペーサに目合せされた前記ソース領域
およびドレーン領域を前記基板の中に前記ゲート電極に
近接して形成する過程とを含む不揮発性メモリセル製造
方法。44. The method of claim 42, wherein the steps are:
(F) is lightly doped diffusion (LDD) in the substrate in the state of (K) being close to the gate electrode and aligned with the end of the gate electrode.
Forming a region, (L) on a part of the LDD region and a part of the source region and the drain region in the array region in the vicinity of the side surface of the gate electrode and the side surface of the floating gate. (M) forming the source region and the drain region aligned with the oxide spacer in the substrate in proximity to the gate electrode. Memory cell manufacturing method.
を含む請求項41記載の不揮発性メモリセル製造方法。45. The method according to claim 41, wherein the first insulating material layer contains a tunnel oxide.
向かう順に酸化物−窒化物−酸化物−ポリシリコン(O
NOP)結合誘電体または酸化物−ポリシリコン(O
P)結合誘電体の複合層を含む請求項44記載の不揮発
性メモリセル製造方法。46. An oxide-nitride-oxide-polysilicon (O) layer in which the second insulating material layer is arranged from a lower layer to an upper layer.
NOP) coupled dielectric or oxide-polysilicon (O
The method of claim 44, comprising P) a composite layer of coupling dielectric.
誘電体の中の前記酸化物が高温酸化物(HTO)または
熱酸化成長酸化物である請求項46記載の不揮発性メモ
リセル製造方法。47. The method according to claim 46, wherein said oxide in said ONOP coupling dielectric and said OP coupling dielectric is a high temperature oxide (HTO) or a thermally oxidized oxide.
の前記制御線の間の領域の前記ポリシリコン層部分を前
記過程(I)のあとで除去する過程をさらに含む不揮発性
メモリ製造方法。48. The method of claim 46, wherein (N) removing said polysilicon layer portion of said ONOP coupling dielectric or a region of said OP coupling dielectric between said control lines. A method for manufacturing a nonvolatile memory, further comprising the step of removing after the step.
するのにマスクを用い、そのマスクを前記過程(N)にお
ける前記ポリシリコン層の除去に用い、前記過程(N)の
あとに残る前記ONOP複合層の中の前記金属層および
多結晶シリコン層部分が互いに目合せされた状態になる
ようにする請求項48記載の不揮発性メモリセル製造方
法。49. A mask is used to partition said metal layer in said step (I), said mask being used for removing said polysilicon layer in said step (N) and remaining after said step (N). 49. The method according to claim 48, wherein the metal layer and the polycrystalline silicon layer in the ONOP composite layer are aligned with each other.
または銅を含む請求項42記載の不揮発性メモリセル製
造方法。50. The method according to claim 42, wherein said metal includes aluminum, tungsten or copper.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10131372A JPH11312744A (en) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | Nonvolatile memory of metal gate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10131372A JPH11312744A (en) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | Nonvolatile memory of metal gate |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11312744A true JPH11312744A (en) | 1999-11-09 |
Family
ID=15056406
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10131372A Pending JPH11312744A (en) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | Nonvolatile memory of metal gate |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11312744A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20020046684A (en) * | 2000-12-15 | 2002-06-21 | 박종섭 | Structure of EEPROM and method for manufacturing the same |
JP2009010281A (en) * | 2007-06-29 | 2009-01-15 | Renesas Technology Corp | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
-
1998
- 1998-04-24 JP JP10131372A patent/JPH11312744A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20020046684A (en) * | 2000-12-15 | 2002-06-21 | 박종섭 | Structure of EEPROM and method for manufacturing the same |
JP2009010281A (en) * | 2007-06-29 | 2009-01-15 | Renesas Technology Corp | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
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