JPH1167936A - 半導体記憶装置の製造方法 - Google Patents

半導体記憶装置の製造方法

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JPH1167936A
JPH1167936A JP9215339A JP21533997A JPH1167936A JP H1167936 A JPH1167936 A JP H1167936A JP 9215339 A JP9215339 A JP 9215339A JP 21533997 A JP21533997 A JP 21533997A JP H1167936 A JPH1167936 A JP H1167936A
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JP
Japan
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oxide film
floating gate
film
forming
tunnel oxide
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JP9215339A
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Tsuneo Ochi
庸夫 越智
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Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体不揮発性記憶装置に関する。トンネル酸
化膜の絶縁耐圧のバラツキを解消し、スプリットゲート
型の半導体記憶装置における、情報の書込、読出、消去
の際の誤動作と、動作範囲のバラツキを抑制すること。 【解決手段】半導体基板上11上に、カップリング酸化
膜12、フローティングゲート13、コントロールゲー
ト15、ドレイン16、ソース17が形成される。この
時、熱酸化によるトンネル酸化膜20形成を、900℃
以下の低温、または、2気圧以上の高圧、または、その
組み合わせにより酸化する。これにより、低温、高圧下
での酸化では粘性流動が抑制されるため、平坦部での酸
化膜厚に対して、端部では酸化されにくくなり、特に、
尖鋭部ではほとんど酸化されない。その後、酸化膜CV
Dによるトンネル酸化膜21を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体記憶装置の
製造方法、特に半導体不揮発性記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の、半導体記憶装置の、トンネル酸
化膜形成技術を以下に述べる。
【0003】ここでは、代表的な例として、スプリット
型の構造をもつ半導体記憶装置を用いて説明する。図3
に示すように、半導体基板(11)上にカップリング酸
化膜(12)を形成する。カップリング酸化膜(12)
は、励起された電子が、フローティングゲート(13)
に注入される程度に、十分に薄い酸化膜である。次に、
図4に示すように、フローティングゲート(13)を、
例えば、ポリシリコンで形成し、パターニングする。こ
の場合、図5に示すように、選択酸化用SiN(19)
をパターニングしたのちに、セルフアラインでフローテ
ィングゲート(13)を形成する方法もあるが、用途は
同様である。しかしながら、図5の方法を用いた方が、
フローティングゲートゲート(13)の先端部が、尖鋭
になるために、局地的に電界集中をおこしやすい為、よ
く用いられている。次に熱酸化または、CVD法、また
は、その組み合わせにより、トンネル酸化膜を形成す
る。一般的な手法としては、図6に示すように、熱酸化
を850℃から1000℃の温度範囲で、50〜150
Å程度、wet酸化により熱酸化によるトンネル酸化膜
(20)形成し、そのあと、酸化膜CVDで、100〜
300Åの酸化膜をデポジションして熱酸化膜CVDに
よるトンネル酸化膜(21)を形成する方法が用いられ
る。この時、トンネル酸化膜は、両方の膜の積層構造と
なる。この時の熱酸化の目的は、酸化膜CVDでは、十
分に良質な酸化膜が得られないため、トンネル酸化膜の
耐圧向上の為に行われる。そのあと、図7に示すよう
に、コントロールゲート(15)が形成され、パターニ
ングされる。その後、図8に示すようにドレイン(1
6)、ソース(17)が形成され、当然、必要に応じ
て、配線が施される。また、最近の技術では、図9に示
すように、フローティングゲート(13)形成後に、S
iN等をデポジションし、全面エッチバックする事で、
フローティングゲート(13)の側壁底部にのみSiN
(22)を形成する方法や、図10に示すように、スピ
ンオングラスを塗布し、必要に応じて全面エッチバック
する事で、フローティングゲート(13)の側壁底部に
SOG(23)を残す方法や、図11に示すように、フ
ローティングゲート(13)形成後、薄いPoly−S
iをデポし、全面エッチバックして、フローティングゲ
ート(13)の側壁底部にのみPoly−Siを残し酸
化して、側壁底部にのみ酸化膜(24)を厚く残す方法
がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トンネ
ル酸化膜の絶縁耐圧は、最も膜厚の薄いところできまる
ため、その電流経路の特定が難しく、特性の不安定要因
となっていた。すなわち、図8で示した従来技術では、
フローティングゲート(13)とコントロールゲート
(15)に挟まれた、フローティングゲート(13)の
上部、及び側壁部の最も膜厚の薄くなったところが電流
経路となるため、特定できない欠点がある。また、図9
及び、図10及び、図11で示した従来技術でも、フロ
ーティングゲート(13)の側壁部の上部の中の最も膜
厚の薄くなったところが電流経路となる。図9及び、図
10及び、図11で示した従来技術で、各々の絶縁膜を
十分に厚くし、フローティングゲート(13)の側壁部
を覆いつくすようにすると、その先端部の膜厚のバラツ
キにより、より激しい絶縁耐圧のバラツキを生じるた
め、実用的ではない。
【0005】そこで、本発明では、均一に、かつ、制御
性よく、再現性よく、酸化膜の膜厚を変化させることに
より、絶縁耐圧の絶対値及び、電流経路を特定すること
を課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明の半導体記録装置の製造方法は、半導体基板
上に、カップリング酸化膜を形成し、フローティングゲ
ートを形成し、パターニングする工程と、トンネル酸化
膜を熱酸化と絶縁膜のCVDにより形成する工程と、コ
ントロールゲートを形成しパターニングする工程と、ド
レインとソースを形成する工程を含むことを特徴とす
る。
【0007】また、本発明は、半導体基板上に、カップ
リング酸化膜を形成し、フローティングゲートを形成
し、選択酸化用SiNをパターニングして全面酸化する
事により、フローティングゲート上に、選択酸化膜を形
成し、その選択酸化膜をマスクとしてフローティングゲ
ートをパターニングする工程と、トンネル酸化膜を熱酸
化と絶縁膜のCVDにより形成する工程と、コントロー
ルゲートを形成しパターニングする工程と、ドレインと
ソースを形成する工程を含むことを特徴とする。
【0008】また、本発明は、フローティングゲート
を、低温酸化する事により、フローティングゲートの端
部及び、尖端部のトンネル酸化膜の厚さを薄くすること
を特徴とする。
【0009】また、本発明は、フローティングゲート
を、高圧酸化する事により、フローティングゲートの端
部及び、尖端部のトンネル酸化膜の厚さを薄くすること
を特徴とする。
【0010】また、本発明は、フローティングゲート
を、高圧低温酸化する事により、フローティングゲート
の端部及び、尖端部のトンネル酸化膜の厚さを薄くする
ことを特徴とする。
【0011】また、本発明は、トンネル酸化膜形成方法
を用いて、FNトンネル電流による、読み込み書き込み
を行うことを特徴とする。
【0012】
【作用】本発明の半導体記憶装置の製造方法によれば、
熱酸化によるトンネル酸化膜形成を、900℃以下の低
温または、2気圧以上の高圧、または、その組み合わせ
により形成するため、フローティングゲートの平面部で
の酸化膜厚と、尖鋭となる部分での酸化膜厚が、酸化時
の粘性流動により異なっているため、余計な工程を増や
すことなく、トンネル酸化膜の最薄部を決定できるた
め、絶縁耐圧の制御、電流経路の特定が容易に行える。
従って、製造プロセスの増加によるコストや、歩留まり
の低下が起きない。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の半導体記憶装置の第一の
実施例を図12〜図25を用いて説明する。図12〜図
25は、本発明の製造方法を示す、工程断面図である。
本実施例では、半導体基板(11)は、P型の単結晶S
iを使用しているが、他の半導体基板を用いても良い。
【0014】また、本実施例では、半導体基板(11)
上に直接記憶装置を形成しているが、P型もしくはN型
の拡散層上に形成しても同じ効果が得られる。まず、図
12に示すように、半導体基板(11)上に熱酸化によ
り、カップリング酸化膜(12)を形成する。カップリ
ング酸化膜は、隣接する、ソース(17)、ドレイン
(16)間に電流が流れた時に、加速された電子をフロ
ーティングゲート(13)に注入し、保持する目的で形
成される。従って、その膜厚は、30〜150Åとな
る。次に、図13に示すように、フロティングゲート
(13)をCVD法によりデポジションする。本実施例
では、Poly−Siを使用している。また、フローテ
ィングゲート(13)の抵抗値を制御する必要があれ
ば、不純物を含んだものを成膜しても良いし、または、
熱拡散法、イオン注入法により、不純物を注入しても良
い。次に、図14に示すように、写真製版工程を行っ
て、所望の領域にのみ、フローティングゲート(13)
を残すように、エッチングを行う。また、第二のフロー
ティングゲート(13)の製造方法を図15及び図16
及び図17及び図18及び図19を用いて説明する。図
13に示したように、フローティングゲート(13)を
形成後、図15に示すように、選択酸化用SiN(1
9)をCVD法により形成する。その後、写真製版工程
により、図16に示すように、フローティングゲート
(13)を形成したい領域のみ開孔し、エッチング工程
により、選択酸化用SiN(19)を開孔する。その
後、図17に示すように、熱酸化により開口部に選択酸
化膜(18)を形成し、図18に示すように、選択酸化
用SiN(19)を剥離し、図19に示すように、選択
酸化膜(18)をマスクとして、セルフアラインで、フ
ロティングゲート(13)をパターニングする方法もあ
る。第一のフローティングゲートの製造方法を用いて、
フローティングゲート(13)形成後の工程を説明す
る。図20に示すように、熱酸化によるトンネル酸化膜
(20)形成を、900℃以下の低温、または、2気圧
以上の高圧、または、その組み合わせにより、酸化す
る。この場合、低温、高圧下での酸化では、粘性流動が
抑制されるため、平坦部での酸化膜厚に対して、端部で
は酸化されにくくなり、特に、尖鋭部ではほとんど酸化
されない。従って、図21の拡大図に示すような酸化膜
が形成される。その後、図22に示すように酸化膜CV
Dによるトンネル酸化膜(21)を形成する。
【0015】本実施例では、酸化膜CVDを用いている
が、窒化膜CVD、及び酸窒化膜を用いても同様であ
る。また、本実施例では、熱酸化によるトンネル酸化膜
(20)形成後に、酸化膜CVDによるトンネル酸化膜
(21)を形成しているが、工程順を入れ換えたり、繰
り返し行うことによっても同様の効果が得られることは
言うまでもない。次に、図23に示すようにコントロー
ルゲート(15)を形成する。本実施例では、コントロ
ールゲート材料として、Poly−Siを用いている
が、ポリサイドや、サリサイド、または、他の半導体材
料を用いても同様の効果が得られる。次に、図24に示
すように、写真製版工程により、所望の領域に、コント
ロールゲート(15)をパターニングする。その後、図
25に示すように、ソース(17)及びドレイン(1
6)を形成し、必要に応じて、配線を行うことで、半導
体記憶装置を製造する。
【0016】
【発明の効果】本発明においては、トンネル酸化膜を、
熱酸化によるトンネル酸化膜と、酸化膜CVDによるト
ンネル酸化膜の積層構造とし、熱酸化によるトンネル酸
化膜形成を、900℃以下の低温、または、2気圧以上
の高圧、または、その組み合わせで行うことにより、フ
ローティングゲートの尖鋭部の酸化を抑制することがで
き、尖鋭部を、コントロールゲート間の膜厚を、他の側
壁部、平面部より薄くすることができる。また、この形
状を得るために、工程の追加は一切ない。フローティン
グゲートの尖鋭部のトンネル酸化膜を局所的に薄くした
構造を、制御性再現性よく製造することで、トンネル酸
化膜の絶縁耐圧を制御できる。また、尖鋭部のトンネル
酸化膜厚が最も薄くなるために、トンネル電流の電流経
路を、フローティングゲートの尖鋭部とコントロールゲ
ートの間に限定することが可能となる。従って、本発明
により、半導体記憶装置において、情報の書き込み、読
み出し、消去を行う際の、誤動作、バラツキを防ぐこと
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の請求範囲に関わる構造を示す、断面構
造図。
【図2】本発明の請求範囲に関わる構造を示し、選択酸
化膜を使用した場合の断面構造図。
【図3】従来技術による製造方法を示す、構造断面図。
【図4】従来技術による製造方法を示す、構造断面図。
【図5】従来技術による製造方法を示す、構造断面図。
【図6】従来技術による製造方法を示す、構造断面図。
【図7】従来技術による製造方法を示す、構造断面図。
【図8】従来技術による製造方法を示す、構造断面図。
【図9】従来技術の改善に関する技術の構造を示す、断
面図。
【図10】従来技術の改善に関する技術の構造を示す、
断面図。
【図11】従来技術の改善に関する技術の構造を示す、
断面図。
【図12】本発明の製造方法を表す、断面構造図。
【図13】本発明の製造方法を表す、断面構造図。
【図14】本発明の製造方法を表す、断面構造図。
【図15】本発明の製造方法を表す、断面構造図。
【図16】本発明の製造方法を表す、断面構造図。
【図17】本発明の製造方法を表す、断面構造図。
【図18】本発明の製造方法を表す、断面構造図。
【図19】本発明の製造方法を表す、断面構造図。
【図20】本発明の製造方法を表す、断面構造図。
【図21】本発明の製造方法を表す、断面構造図。
【図22】本発明の製造方法を表す、断面構造図。
【図23】本発明の製造方法を表す、断面構造図。
【図24】本発明の製造方法を表す、断面構造図。
【図25】本発明の製造方法を表す、断面構造図。
【符号の説明】
11 半導体基板 12 カップリング酸化膜 13 フローティングゲート 14 トンネル酸化膜 15 コントロールゲート 16 ドレイン 17 ソース 18 選択酸化膜 19 選択酸化用SiN 20 熱酸化によるトンネル酸化膜 21 酸化膜CVDによるトンネル酸化膜 22 SiN 23 SOG 24 Poly−Si酸化膜

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板上に、カップリング酸化膜を形
    成し、フローティングゲートを形成し、パターニングす
    る工程と、トンネル酸化膜を熱酸化と絶縁膜のCVDに
    より形成する工程と、コントロールゲートを形成しパタ
    ーニングする工程と、ドレインとソースを形成する工程
    を含むことを特徴とする、半導体記憶装置の製造方法。
  2. 【請求項2】半導体基板上に、カップリング酸化膜を形
    成し、フローティングゲートを形成し、選択酸化用Si
    Nをパターニングして全面酸化する事により、フローテ
    ィングゲート上に、選択酸化膜を形成し、その選択酸化
    膜をマスクとしてフローティングゲートをパターニング
    する工程と、トンネル酸化膜を熱酸化と絶縁膜のCVD
    により形成する工程と、コントロールゲートを形成しパ
    ターニングする工程と、ドレインとソースを形成する工
    程を含むことを特徴とする、半導体記憶装置の製造方
    法。
  3. 【請求項3】フローティングゲートを、低温酸化する事
    により、フローティングゲートの端部及び、尖端部のト
    ンネル酸化膜の厚さを薄くすることを特徴とする、半導
    体記憶装置の製造方法。
  4. 【請求項4】フローティングゲートを、高圧酸化する事
    により、フローティングゲートの端部及び、尖端部のト
    ンネル酸化膜の厚さを薄くすることを特徴とする、半導
    体記憶装置の製造方法。
  5. 【請求項5】フローティングゲートを、高圧低温酸化す
    る事により、フローティングゲートの端部及び、尖端部
    のトンネル酸化膜の厚さを薄くすることを特徴とする、
    半導体記憶装置の製造方法。
  6. 【請求項6】請求項3または、請求項4または、請求項
    5記載ののトンネル酸化膜形成方法を用いて、FNトン
    ネル電流による、読み込み書き込みを行う、半導体記憶
    装置の製造方法。
JP9215339A 1997-08-08 1997-08-08 半導体記憶装置の製造方法 Withdrawn JPH1167936A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100548099B1 (ko) * 2001-10-18 2006-02-02 산요덴키가부시키가이샤 반도체 메모리
US7118969B2 (en) 2003-02-28 2006-10-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of manufacturing a floating gate and method of manufacturing a non-volatile semiconductor memory device comprising the same
KR100836766B1 (ko) 2007-01-22 2008-06-10 삼성전자주식회사 고전압 반도체 소자의 제조방법 및 이를 이용한 고전압반도체 소자
JP2023504301A (ja) * 2020-02-04 2023-02-02 シリコン ストーリッジ テクノロージー インコーポレイテッド 薄膜化されたトンネル酸化物を有するスプリットゲート型メモリセルを形成する方法

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