JPH1197562A - Semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof

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JPH1197562A
JPH1197562A JP10210668A JP21066898A JPH1197562A JP H1197562 A JPH1197562 A JP H1197562A JP 10210668 A JP10210668 A JP 10210668A JP 21066898 A JP21066898 A JP 21066898A JP H1197562 A JPH1197562 A JP H1197562A
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floating gate
insulating film
region
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和宏 小森
Toshiaki Nishimoto
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Satoshi Meguro
怜 目黒
Hitoshi Kume
均 久米
Hideaki Yamamoto
英明 山本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent dielectric breakdown of an insulating film at an edge of a floating gate electrode. SOLUTION: A semiconductor integrated circuit device has non-volatile memory cells of a MISFET type which utilizes a tunnel phenomenon to a first insulating film to erase information from a source region. The device includes (1) a floating gate electrode 7 provided on a semiconductor substrate via a second insulating film 8, (2) a control gate electrode 9 provided on the floating gate electrode 7 via a second insulating film 8, and (3) first and second n type semiconductor regions 11 and 14 acting as source and drain regions of the MISFET and provided at both ends of the floating and control gate electrodes on the semiconductor substrate. The floating gate electrode 7 is such a shape that eases electric field concentration at its corners.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置に
関し、特に、不揮発性記憶回路を有する半導体集積回路
装置に適用して有効な技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and more particularly to a technique effective when applied to a semiconductor integrated circuit device having a nonvolatile memory circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】電気的消去が可能な読出専用の不揮発性
記憶回路(Electrically Erasable Programmable Read
Only Memory)の不揮発性メモリとして1素子型の不揮
発性メモリセルが提案されている。この不揮発性メモリ
セルはフローティングゲート電極(情報蓄積用ゲート電
極)及びコントロール電極(制御用ゲート電極)を有す
る電界効果トランジスタMISFETで構成されてい
る。このMISFETのソース領域はソース線に接続さ
れ、ドレイン領域はデータ線に接続されている。
BACKGROUND ART nonvolatile storage circuit of the read electrical erasable private (E lectrically E rasable P rogrammable R ead
O nly M emory) 1 element type nonvolatile memory cell as a non-volatile memory have been proposed. This nonvolatile memory cell is constituted by a field effect transistor MISFET having a floating gate electrode (information storage gate electrode) and a control electrode (control gate electrode). The source region of this MISFET is connected to a source line, and the drain region is connected to a data line.

【0003】前記不揮発性メモリセルは、フラッシュ
(Flush)型不揮発性メモリセルと称され、ホットエレ
クトロン書込み型でかつトンネル消去型で構成されてい
る。つまり、不揮発性メモリセルの情報書込み動作は、
ドレイン領域近傍の高電界でホットエレクトロンを発生
させ、このホットエレクトロンを情報蓄積用ゲート電極
に注入することにより行っている。一方、不揮発性メモ
リセルの情報消去動作は、情報蓄積用ゲート電極に蓄積
されたエレクトロンをソース領域に Fower-Nordheim ty
peのtunneling により放出することにより行っている。
The nonvolatile memory cell is called a flash type nonvolatile memory cell, and is configured as a hot electron writing type and a tunnel erasing type. That is, the information writing operation of the nonvolatile memory cell is
Hot electrons are generated in a high electric field near the drain region, and the hot electrons are injected into the information storage gate electrode. On the other hand, in the information erasing operation of the nonvolatile memory cell, electrons stored in the information storage gate electrode are transferred to the source region by the Fower-Nordheim system.
This is done by releasing by pe tunneling.

【0004】このフラッシュ型不揮発性メモリセルで構
成されるEEPROMは、前述のように1素子型でセル
面積を縮小することができるので、大容量化を図ること
ができる特徴がある。
The EEPROM composed of the flash type nonvolatile memory cells has a feature that the capacity can be increased because the cell area can be reduced by one element type as described above.

【0005】なお、前述のEEPROMについては、1
988年IEEE International Solid-State Circuit
s Conference pp132,133 and 330に記載さ
れている。
In the above-mentioned EEPROM, 1
988 IEEE International Solid-State Circuit
s Conference pp. 132, 133 and 330.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前述のE
EPROMについて検討した結果、次のような問題点が
生じることを見出した。
SUMMARY OF THE INVENTION The present inventor has proposed the above-mentioned E
As a result of studying the EPROM, it has been found that the following problems occur.

【0007】すなわち、メモリセル間での消去特性のバ
ラツキが大きい。繰り返し書き換え可能な回数が比較的
少ないことにより、信頼性に劣るところがある、といっ
た問題があった。
That is, there is a large variation in erase characteristics between memory cells. There is a problem that reliability is inferior due to the relatively small number of times that rewriting is possible repeatedly.

【0008】消去特性は、フローティングゲート電極の
形状とくにその端部での形状に大きく依存する。消去時
にフローティングゲート電極とソース領域の間に印加さ
れる電界は108V/m以上にもなるが、その強度分布
は一様ではなく、いわゆるエッジ効果によって、ゲート
電極の端部、特にコーナー部に偏って集中する傾向があ
る。このため、ゲート電極のわずかな形状のバラツキが
消去特性に大きなバラツキをもたらす。
[0008] The erasing characteristic largely depends on the shape of the floating gate electrode, especially at the end thereof. The electric field applied between the floating gate electrode and the source region at the time of erasing is as high as 108 V / m or more, but the intensity distribution is not uniform. Tend to concentrate. Therefore, a slight variation in the shape of the gate electrode causes a large variation in the erasing characteristics.

【0009】また、消去時の印加電界が特定箇所に偏っ
て集中すると、その集中箇所にて絶縁膜の破壊あるいは
劣化が生じやすくなる。このため、消去電圧の印加回数
すなわち書き換え繰り返し回数が低減する。
If the applied electric field at the time of erasing is concentrated in a specific location, the insulating film is likely to be destroyed or deteriorated at the concentrated location. Therefore, the number of times of application of the erase voltage, that is, the number of times of rewriting is reduced.

【0010】また、ソース領域はフローティングゲート
電極及びコントロールゲート電極に対してセルフアライ
メントのイオン打込みのプロセスで形成されるため、ソ
ース領域とフローティングゲート電極との重なり領域を
十分に大きくできない。その為に、プロセスのバラツキ
により消去特性の大きなバラツキが生じる。
Further, since the source region is formed by a self-aligned ion implantation process with respect to the floating gate electrode and the control gate electrode, the overlapping region between the source region and the floating gate electrode cannot be made sufficiently large. For this reason, large variations in erasing characteristics occur due to process variations.

【0011】さらに、上述のソース領域形成の為のヒ素
のイオン打込みは、半導体基板表面に設けられた絶縁
膜、例えば熱酸化膜を通して行われる。その際、フロー
ティングゲート電極端部の酸化膜にダングリングボンド
が生成される。このダングリングボンドに帰因して、フ
ローティングゲート電極とソース領域間にリーク電流が
流れ、フローティングゲート電極とソース領域間の耐圧
が低下し、書き換え繰り返し回数が低減する。また前述
のリーク電流によりメモリセル間の消去特性にバラツキ
が生じる。
Further, the above-described arsenic ion implantation for forming the source region is performed through an insulating film, for example, a thermal oxide film provided on the surface of the semiconductor substrate. At that time, a dangling bond is generated in the oxide film at the end of the floating gate electrode. Due to this dangling bond, a leak current flows between the floating gate electrode and the source region, the breakdown voltage between the floating gate electrode and the source region is reduced, and the number of rewriting repetitions is reduced. Further, the erasing characteristics between the memory cells vary due to the leak current described above.

【0012】本発明の目的は、記憶素子間での消去特性
のバラツキを小さくするとともに、繰り返し書き換え可
能な回数を多くして信頼性の高い不揮発性記憶素子を可
能にする、という技術を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a technique for reducing the variation in erasing characteristics between storage elements and increasing the number of times of rewriting repeatedly to enable a highly reliable nonvolatile storage element. It is in.

【0013】この発明の前記ならびにそのほかの目的と
新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面
から明らかになるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれは、下記のと
おりである。
Means for Solving the Problems A summary of typical inventions among the inventions disclosed in the present application is as follows.

【0015】すなわち、消去電圧の印加時にソース領域
とフローティングゲート電極の端部との間に生じる電界
を緩和させる電界衝撃手段を備える、というものであ
る。
That is, there is provided an electric field impact means for reducing an electric field generated between the source region and the end of the floating gate electrode when an erase voltage is applied.

【0016】また、フローティングゲート電極を形成す
るための第1の導電層と、コントロールゲート電極を形
成するための第2の導伝層を形成し、ソース領域とドレ
イン領域の少なくとも一方を、コントロールゲート電極
をマスクとする自己整合によって形成した後、コントロ
ールゲート電極の側部を横方向に拡張するサイドウォー
ルスペーサを形成し、このサイドウォールスペーサとコ
ントロールゲート電極をマスクとする自己整合によって
フローティングゲート電極を形成する、というものであ
る。
Further, a first conductive layer for forming a floating gate electrode and a second conductive layer for forming a control gate electrode are formed, and at least one of a source region and a drain region is connected to a control gate. After being formed by self-alignment using the electrode as a mask, a side wall spacer extending laterally of the control gate electrode is formed, and the floating gate electrode is formed by self-alignment using the side wall spacer and the control gate electrode as a mask. It forms.

【0017】さらに、フローティングゲート電極及びコ
ントロールゲート電極に対して自己整合的にソース領形
成の為のヒ素のイオン打込みを行った後に、熱酸化処理
をするというものである。
Furthermore, after performing arsenic ion implantation for forming a source region in a self-aligned manner on the floating gate electrode and the control gate electrode, a thermal oxidation treatment is performed.

【0018】[0018]

【作用】上記した手段によれば、消去時の印加電界がフ
ローティングゲート電極の端部に集中することが回避さ
れるとともに、エレクトロンのトンネル放出がゲート電
極の端部から離れた平坦部分で行われるようになる。
According to the above-mentioned means, the applied electric field at the time of erasing is prevented from being concentrated at the end of the floating gate electrode, and electron tunnel emission is performed in a flat portion remote from the end of the gate electrode. Become like

【0019】これにより、メモリセル間での消去特性の
バラツキを小さくするとともに、繰り返し書き換え可能
な回数を多くして信頼性の高い不揮発性メモリセルを可
能にする、という目的が達成される。
This achieves the object of reducing the variation in the erasing characteristics between the memory cells and increasing the number of times that rewriting can be performed repeatedly to enable a highly reliable nonvolatile memory cell.

【0020】また、上記した手段によれば、必要以上の
引き伸ばし拡散処理を無理に行なわなくても、自己整合
による微細加工技術を利用しながら、ソース領域あるい
はドレイン領域とフローティングゲートとの重なり面積
を大きくとることができる。
Further, according to the above-described means, the overlapping area between the source region or the drain region and the floating gate can be reduced while utilizing the fine processing technique based on the self-alignment without forcibly performing the stretching and diffusion processing more than necessary. Can be large.

【0021】これにより、再現性および制御性にすぐ
れ、かつ自己整合による微細加工が可能なプロセスでも
って、消去特性のバラツキを小さくするとともに、繰り
返し書き換え可能な回数を多くして信頼性の高い不揮発
性メモリセルを可能にする、という目的が達成される。
[0021] With this process, a process which is excellent in reproducibility and controllability and enables microfabrication by self-alignment can reduce variations in erasing characteristics, increase the number of times of rewriting, and increase the reliability of nonvolatile memory. The goal of enabling flexible memory cells is achieved.

【0022】さらに、上記した手段によれば、フローテ
ィングゲート電極端部とソース領域との間の絶縁膜中の
ダングリングボンドを減少させることができる。
Further, according to the above-mentioned means, it is possible to reduce dangling bonds in the insulating film between the end of the floating gate electrode and the source region.

【0023】これにより、フローティングゲート電極と
ソース領域間の耐圧の低下を防止でき、書き換え繰り返
し回数が増加するとともに、メモリセル間の消去特性の
バラツキを防止するという目的が達成される。
As a result, a reduction in the breakdown voltage between the floating gate electrode and the source region can be prevented, the number of times of rewriting can be increased, and the erasure characteristics between memory cells can be prevented from being varied.

【0024】[0024]

【実施例】図1は、本発明を適用したFEPROMのメ
モリセルアレイ及び周辺回路の一部の等価回路図であ
り、図2はメモリセルアレイの一部の平面図である。
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a part of a memory cell array and peripheral circuits of a FEPROM to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a plan view of a part of the memory cell array.

【0025】図1を用いて、EEPROMの概略を説明
する。
An outline of the EEPROM will be described with reference to FIG.

【0026】メモリセルQmは、フローティングゲート
電極とコントロールゲート電極を有するMISFETか
らなる。MISFETQmのコントロールゲート電極は
ワード線WLに接続される。MISFETQmのドレイ
ン領域はデータ線DLに接続され、MISFETQmの
ソース領域は接地電位線GLに接続される。データ線D
Lと接地線GLは互いに平行にされ、ワード線WLと交
わる方向に、形成される。つまり、メモリセルアレイ
は、メモリセルQm,ワード線WL,データ線DL及び
接地線GLからなる。
The memory cell Qm is composed of a MISFET having a floating gate electrode and a control gate electrode. The control gate electrode of MISFET Qm is connected to word line WL. The drain region of MISFET Qm is connected to data line DL, and the source region of MISFET Qm is connected to ground potential line GL. Data line D
L and the ground line GL are parallel to each other and formed in a direction crossing the word line WL. That is, the memory cell array includes the memory cells Qm, the word lines WL, the data lines DL, and the ground lines GL.

【0027】ワード線WLの一端は、ワード線選択回路
であるXデコーダX−DECに接続される。データ線D
Lの一端は、データ線DLの駆動回路DRに接続され、
その他端は、カラムスイッチ回路を構成するnチャネル
MISFETQcを通して入出力回路DOB及びDIB
に接続される。MISFETQcのゲート電極には、デ
ータ線選択回路であるYデコーダ,Y−DECの出力が
供給される。接地線GLには、pチャネルMISFET
QS1及びnチャネルMISFETQS2からなるCM
OSインバータ回路IVの出力が供給される。インバー
タ回路IVの入力端子つまりMISFETQS1とQS
2のゲート電極には、消去信号φ ̄Eが供給される。セ
ンスアンプ回路を含む出力回路DOBは、読出し動作に
おいて、選択されたデータ線DLに与えられた信号を増
幅し、入出力用外部端子I/Oに出力する。入力回路D
IBは、書込み動作において、外部端子に供給された信
号を、データ線DLに供給する。メモリセルアレイ以外
の回路、つまり、周辺回路は、インバータ回路IVのよ
うに、CMOS回路からなり、スタティック動作をす
る。
One end of the word line WL is connected to an X decoder X-DEC which is a word line selection circuit. Data line D
One end of L is connected to the drive circuit DR of the data line DL,
The other ends are input / output circuits DOB and DIB through an n-channel MISFET Qc constituting a column switch circuit
Connected to. The output of the Y decoder and Y-DEC which is a data line selection circuit is supplied to the gate electrode of the MISFET Qc. The ground line GL has a p-channel MISFET
CM including QS1 and n-channel MISFET QS2
The output of the OS inverter circuit IV is supplied. Input terminals of inverter circuit IV, that is, MISFETs QS1 and QS
The erase signal φ ̄E is supplied to the second gate electrode. The output circuit DOB including the sense amplifier circuit amplifies the signal applied to the selected data line DL and outputs the amplified signal to the external input / output terminal I / O in the read operation. Input circuit D
The IB supplies a signal supplied to an external terminal to the data line DL in a write operation. Circuits other than the memory cell array, that is, peripheral circuits are formed of CMOS circuits like the inverter circuit IV, and perform a static operation.

【0028】このEEPROMの書込み、読出し、消去
は、以下のようにされる。
Writing, reading, and erasing of this EEPROM are performed as follows.

【0029】インバータ回路IVは、信号φ ̄Eのハイ
レベルにより on したMISFETQS2を通して、情
報の書込み時及び読み出し動作において接地線GLに回
路の接地電位VSS例えば0Vを印可し、信号φ ̄Eの
ロウレベルにより on したMISFETQS1を通して
情報の消去時に消去電位VPP例えば12Vを印加す
る。情報の消去時、インバータ回路IVのVPPに例え
ば12Vを印加して、接地線GLを12Vにした状態で
全ワード線WLと全データ線DLは、信号φ ̄Eを受け
た回路X−DECとY−DECにより、ロウレベルとさ
れる。つまり、この実施例では、全メモリセルQmの内
容が一度に消去される。
The inverter circuit IV applies the ground potential VSS of the circuit, for example, 0 V to the ground line GL at the time of writing and reading information through the MISFET QS2 which is turned on by the high level of the signal φ ̄E, and the low level of the signal φ ̄E. Then, an erase potential VPP, for example, 12 V is applied at the time of erasing information through the MISFET QS1 which is turned on. When erasing information, for example, 12 V is applied to VPP of the inverter circuit IV, and all the word lines WL and all data lines DL are connected to the circuit X-DEC receiving the signal φ 信号 E in a state where the ground line GL is set to 12 V. It is set to low level by Y-DEC. That is, in this embodiment, the contents of all the memory cells Qm are erased at once.

【0030】書込み動作において、Y−DECにより選
択された一本のデータ線DLに、書込み回路DIBから
電源電位VCC(例えば5V)が供給される。これに先
立って、全てのデータ線DLは、駆動回路DRにより予
め回路の接地電位VSS(例えば0V)にプリチャージ
される。読出し動作において、全てのデータ線DLは、
駆動回路DRにより予め電源電位VCCにプリチャージ
される。この後、選択された一本のメモリセルQmの記
憶に従った電位が、データ線DLに現れる。
In the write operation, the power supply potential VCC (for example, 5 V) is supplied from the write circuit DIB to one data line DL selected by the Y-DEC. Prior to this, all the data lines DL are precharged to the circuit ground potential VSS (for example, 0 V) by the drive circuit DR in advance. In the read operation, all data lines DL
It is precharged to the power supply potential VCC in advance by the drive circuit DR. Thereafter, the potential according to the storage of the selected one memory cell Qm appears on the data line DL.

【0031】書込み動作において、選択された一本のワ
ード線WLに、デコーダX−DECから電源電圧VCC
以上の高電圧VPP(例えば12V)が供給される。読
出し動作において、選択された一本のワード線WLに、
デコーダX−DECから電源電圧VCC(又はそれ以
下)のハイレベル信号が印加される。メモリセルQmの
MISFETのしきい値がワード線WLの選択レベルよ
り低い場合、MISFETQmのオンにより、データ線
DLの電位が電位VCCから低下する。MISFETQ
mのしきい値かワード線WLの選択レベルより高い場
合、MISFETQmのオフにより、データ線DLはプ
リチャージレベルを保つ。
In a write operation, the power supply voltage VCC is supplied from the decoder X-DEC to one selected word line WL.
The above high voltage VPP (for example, 12 V) is supplied. In the read operation, the selected one word line WL is
A high level signal of the power supply voltage VCC (or lower) is applied from the decoder X-DEC. When the threshold value of the MISFET of the memory cell Qm is lower than the selection level of the word line WL, the potential of the data line DL is reduced from the potential VCC by turning on the MISFET Qm. MISFETQ
When the threshold value of m is higher than the selection level of the word line WL, the data line DL maintains the precharge level by turning off the MISFET Qm.

【0032】なお、書込み動作つまりホットキャリアの
注入は、ワード線WLに電位VPPかつデータ線DLに
電位VCCが印加された一つのメモリセルのみにおい
て、行なわれる。他のメモリセルにおいて、ホットキャ
リアは注入されない。
The writing operation, that is, the injection of hot carriers, is performed only in one memory cell in which the potential VPP is applied to the word line WL and the potential VCC is applied to the data line DL. In other memory cells, hot carriers are not injected.

【0033】また、高電圧VPPは、外部端子から書込
み動作のときに供給されてもよく、また、内蔵された昇
圧回路によって電源電圧VCCから発生されてもよい。
The high voltage VPP may be supplied from an external terminal during a write operation, or may be generated from the power supply voltage VCC by a built-in booster circuit.

【0034】図3は、本発明の第1の実施例であるEE
PROMのメモリセル及び周辺回路を構成するPチャン
ネル及びNチャンネルMISFETの断面図であり、メ
モリセル部は、図2のA−Aに沿う断面図である。
FIG. 3 shows an EE according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of P-channel and N-channel MISFETs constituting a memory cell and a peripheral circuit of the PROM, and a memory cell portion is a cross-sectional view along AA in FIG.

【0035】図3に示すように、EEPROMは単結晶
珪素からなるp−型半導体基板1で構成されている。フ
ラッシュ型不揮発性メモリセルQm及びNチャンネルM
ISFETQnの形成領域において、半導体基板1の主
面部にはp型ウエル領域3が設けられており、Pチャン
ネルMISFETQpの形成領域には、n型ウエル領域
2が設けられている。
As shown in FIG. 3, the EEPROM includes a p-type semiconductor substrate 1 made of single crystal silicon. Flash nonvolatile memory cell Qm and N channel M
In the formation region of the ISFET Qn, a p-type well region 3 is provided on the main surface of the semiconductor substrate 1, and in the formation region of the P-channel MISFET Qp, an n-type well region 2 is provided.

【0036】素子形成領域間において、n型ウエル領域
2,p型ウエル領域3の夫々の主面上には素子分離用絶
縁膜4が設けられている。p型ウエル領域3の主面部に
は素子分離用絶縁膜4下においてp型チャネルストッパ
領域5が設けられている。
An element isolation insulating film 4 is provided on the main surfaces of the n-type well region 2 and the p-type well region 3 between the element formation regions. On the main surface of the p-type well region 3, a p-type channel stopper region 5 is provided below the element isolation insulating film 4.

【0037】フラッシュ型不揮発性メモリ素子Qmは、
素子分離用絶縁膜4及びチャネルストッパ領域5で周囲
を規定された領域内において、p型ウエル領域3の主面
に構成されている。つまり、フラッシュ型不揮発性メモ
リ素子Qmは、p型ウエル領域3,第1ゲート絶縁膜
6,フローティングゲート電極7,第2ゲート絶縁膜
8,コントロールゲート電極9,ソース領域及びドレイ
ン領域で構成されている。このフラッシュ型不揮発性メ
モリ素子Qmは、nチャネル電界効果トランジスタで構
成され、1素子型で構成されている。
The flash type nonvolatile memory element Qm is
It is formed on the main surface of the p-type well region 3 in a region defined by the element isolation insulating film 4 and the channel stopper region 5. That is, the flash nonvolatile memory element Qm includes the p-type well region 3, the first gate insulating film 6, the floating gate electrode 7, the second gate insulating film 8, the control gate electrode 9, the source region and the drain region. I have. This flash type nonvolatile memory element Qm is configured by an n-channel field effect transistor, and is configured by one element type.

【0038】前記p型ウエル領域3はチャネル形成領域
として使用されている。
The p-type well region 3 is used as a channel forming region.

【0039】第1ゲート絶縁膜6はp型ウエル領域3の
表面を酸化して形成した酸化珪素膜で形成されている。
第1ゲート絶縁膜6は例えば100〜150〔Å〕程度
の膜厚で形成されている。
The first gate insulating film 6 is formed of a silicon oxide film formed by oxidizing the surface of the p-type well region 3.
The first gate insulating film 6 is formed with a thickness of, for example, about 100 to 150 [Å].

【0040】フローティングゲート電極7は例えばn型
不純物が導入された多結晶珪素膜で形成されている。
The floating gate electrode 7 is formed of, for example, a polycrystalline silicon film into which an n-type impurity has been introduced.

【0041】第2ゲート絶縁膜8は例えばフローティン
グゲート電極7(多結晶珪素膜)の表面を酸化した酸化
珪素膜で形成されている。第2ゲート絶縁膜8は例えば
200〜250〔Å〕程度の膜厚で形成されている。
The second gate insulating film 8 is formed of, for example, a silicon oxide film obtained by oxidizing the surface of the floating gate electrode 7 (polycrystalline silicon film). The second gate insulating film 8 is formed to a thickness of, for example, about 200 to 250 [Å].

【0042】コントロールゲート電極9は例えばn型不
純物が導入された多結晶珪素膜で形成されている。ま
た、コントロールゲート電極9は、W,Ta,Ti,M
o等の高融点金属膜若しくは高融点金属シリサイド膜の
単層、或は多結晶珪素膜上にそれらの金属膜を積層した
複合膜つまりポリサイドで形成してもよい。このコント
ロールゲート電極9は、そのゲート幅方向に隣接して配
置された他のフラッシュ型不揮発性メモリ素子Qmのコ
ントロールゲート電極9と一体に構成され、ワード線
(WL)を構成している。
The control gate electrode 9 is formed of, for example, a polycrystalline silicon film into which an n-type impurity has been introduced. The control gate electrode 9 is made of W, Ta, Ti, M
It may be formed of a single layer of a high melting point metal film such as O or a high melting point metal silicide film, or a composite film in which these metal films are stacked on a polycrystalline silicon film, that is, a polycide. The control gate electrode 9 is integrally formed with the control gate electrode 9 of another flash type nonvolatile memory element Qm arranged adjacently in the gate width direction, and forms a word line (WL).

【0043】ソース領域は高不純物濃度のn+型半導体
領域11及び低不純物濃度のn型半導体領域12で構成
されている。n型半導体領域12はn+型半導体領域1
1の外周に沿って設けられている。つまり、ソース領域
は所謂2重拡散構造で構成されている。高不純部濃度の
n+型半導体領域11は、主に、不純物濃度を高め、し
かも接合深さを深くするために構成されている。低不純
物濃度のn型半導体領域12は、主に、接合深さを深く
するために構成されている。つまり、ソース領域は、情
報消去動作時にコントロールゲート電極9との間に高電
圧が印加された場合、表面が空乏化しないようにn+型
半導体領域11で不純物濃度を高めている。また、ソー
ス領域は、高不純物濃度のn+型半導体領域11又は低
不純物濃度のn型半導体領域12又は両者により、チャ
ネル形成領域側への拡散量(拡散距離)を増加し、フロ
ーティングゲート電極7との重合面積(オーバラップ
量)を増加し、情報消去動作時のトンネル面積を増加し
ている。半導体領域11,12の夫々はゲート電極7及
び9に対して自己整合で形成されている。
The source region is composed of an n + type semiconductor region 11 having a high impurity concentration and an n type semiconductor region 12 having a low impurity concentration. The n-type semiconductor region 12 is the n + type semiconductor region 1
1 is provided along the outer periphery. That is, the source region has a so-called double diffusion structure. The n + type semiconductor region 11 having a high impurity concentration is mainly configured to increase the impurity concentration and increase the junction depth. The n-type semiconductor region 12 having a low impurity concentration is mainly configured to increase the junction depth. That is, when a high voltage is applied between the source region and the control gate electrode 9 during the information erasing operation, the impurity concentration in the n + type semiconductor region 11 is increased so that the surface is not depleted. Further, the source region increases the amount of diffusion (diffusion distance) to the channel formation region side by the high impurity concentration n + type semiconductor region 11 or the low impurity concentration n-type semiconductor region 12 or both, so that the floating gate electrode 7 , The overlap area (overlap amount) is increased, and the tunnel area during the information erasing operation is increased. Each of the semiconductor regions 11 and 12 is formed in self-alignment with the gate electrodes 7 and 9.

【0044】前記ドレイン領域は高不純物濃度n+型半
導体領域14で構成されている。このn+型半導体領域
14はフローティングゲート電極7及びコントロールゲ
ート電極9に対して自己整合で形成されている。
The drain region comprises a high impurity concentration n + type semiconductor region 14. This n + type semiconductor region 14 is formed in self-alignment with the floating gate electrode 7 and the control gate electrode 9.

【0045】前記ドレイン領域の外周に沿った半導体基
板1の主面部には高不純物濃度のp型半導体領域13が
設けられている。p型半導体領域13は、ドレイン領域
近傍の電界強度を高め、特に、情報書込み動作時に選択
状態のフラッシュ型不揮発性メモリ素子Qmにおけるホ
ットエレクトロンの発生を促進し、情報書込み効率を向
上できるように構成されている。
A high impurity concentration p-type semiconductor region 13 is provided on the main surface of the semiconductor substrate 1 along the outer periphery of the drain region. The p-type semiconductor region 13 is configured to increase the electric field strength near the drain region, particularly to promote the generation of hot electrons in the selected flash type nonvolatile memory element Qm during the information writing operation, and to improve the information writing efficiency. Have been.

【0046】周辺回路は、NチャンネルMISFETQ
nとPチャンネルMISFETQpを直列接続したCM
OS回路で構成されている。NチャンネルMISFET
Qn,PチャンネルMISFETQpは各々、低不純物
濃度領域15(n),16(p)と高不純物濃度領域18
(n+),19(p+)からなるソース・ドレイン領域を有
するLDD(Lightly-Doped-Drain)構造となってい
る。この低不純物濃度領域15(n),16(p)は、各々
のゲート電極9に自己整合で形成されており、高不純物
濃度領域18(n+),19(p+)は、各々のゲート電極
9とその両端に設けられたサイドウォール17の両者に
対して自己整合で形成されている。さらに、これらのN
チャンネルMISFETQn,PチャンネルMISFE
TQpのゲート電極9は、フラッシュ型不揮発性メモリ
セルQmのコントロールゲート電極9と同層で形成され
ている。
The peripheral circuit is an N-channel MISFET Q
CM in which n and P channel MISFETQp are connected in series
It is composed of an OS circuit. N-channel MISFET
The Qn and P-channel MISFETs Qp have low impurity concentration regions 15 (n) and 16 (p) and high impurity concentration regions 18 (p), respectively.
(n +), it has a LDD (L ightly- D oped- D rain ) structure having a source-drain region consisting of 19 (p +). The low impurity concentration regions 15 (n) and 16 (p) are formed in self-alignment with the respective gate electrodes 9, and the high impurity concentration regions 18 (n +) and 19 (p +) correspond to the respective gate electrodes 9. And sidewalls 17 provided at both ends thereof in a self-aligned manner. Furthermore, these N
Channel MISFET Qn, P channel MISFE
The gate electrode 9 of TQp is formed in the same layer as the control gate electrode 9 of the flash nonvolatile memory cell Qm.

【0047】このフラッシュ型不揮発性メモリセルQm
のドレイン領域であるn+型半導体領域14には、アル
ミニウム合金膜からなる配線23が接続されており、こ
の配線23はデータ線DLとして働く。
This flash type nonvolatile memory cell Qm
A wiring 23 made of an aluminum alloy film is connected to the n + type semiconductor region 14 which is a drain region of the semiconductor device, and the wiring 23 functions as a data line DL.

【0048】さらに、周辺回路を構成するNチャンネル
及びPチャンネルMISFETSQn,Qpのソース・
ドレイン領域にも必要に応じて配線23が接続されてい
る。配線23は層間絶縁膜20及び21上に延在し、層
間絶縁膜20及び21に形成された接続孔22を通して
p+型,n+型半導体領域に接続される。
Further, the source and source of N-channel and P-channel MISFETs SQn and Qp constituting the peripheral circuit
The wiring 23 is also connected to the drain region as needed. The wiring 23 extends on the interlayer insulating films 20 and 21 and is connected to the p + type and n + type semiconductor regions through the connection holes 22 formed in the interlayer insulating films 20 and 21.

【0049】図4に図3に示したフラッシュ型不揮発性
メモリセルQmの拡大図を示す。図3では明確になって
いないが、フローティングゲート電極7の両端部の下側
のコーナー部7Eは丸められている。このように、フロ
ーティングゲート電極7のコーナー部7Eを丸めた構造
にすることで、コーナー部での電界集中を防止すること
ができ、フローティングゲート電極7のエッジ部の絶縁
膜の絶縁破壊を防止でき、EEPROMの消去、書き込
み回数を増加することができる。
FIG. 4 is an enlarged view of the flash nonvolatile memory cell Qm shown in FIG. Although not clearly shown in FIG. 3, the lower corners 7E of both ends of the floating gate electrode 7 are rounded. As described above, by forming the corner portion 7E of the floating gate electrode 7 into a rounded structure, electric field concentration at the corner portion can be prevented, and dielectric breakdown of the insulating film at the edge portion of the floating gate electrode 7 can be prevented. , The number of times of erasing and writing of the EEPROM can be increased.

【0050】また、このようにコーナー部7Eを丸める
ための方法は、後述する。
A method for rounding the corner 7E will be described later.

【0051】次に、前記EEPROMの製造方法につい
て、図5乃至図19(各製造工程毎に示す概要部断面
図)を用いて簡単に説明する。
Next, a method of manufacturing the EEPROM will be briefly described with reference to FIGS. 5 to 19 (cross-sectional views schematically showing respective manufacturing steps).

【0052】まず、p−型半導体基板1を用意する。First, a p− type semiconductor substrate 1 is prepared.

【0053】次に、pチャネルMISFETQpの形成
領域において、半導体基板1の主面部にn型ウエル領域
2を形成する。前記n型ウエル領域2は例えば1×10
13〜3×1013〔atoms/cm2〕程度の不純物、例えばp
+を100〜150KeVのエネルギーでイオン打込み
して形成する。この後、フラッシュ型不揮発性メモリ素
子Qm,nチャネルMISFETQnの夫々の形成領域
において、半導体基板1の主面部のn型ウエル領域2を
形成する領域以外の領域に、例えば5×1012〜1×1
013〔atoms/cm2〕程度の不純物、例えばBF2+を5
0〜70KeVのエネルギーでイオン打込みして、p型
ウエル領域3を形成する。
Next, in the formation region of the p-channel MISFET Qp, an n-type well region 2 is formed on the main surface of the semiconductor substrate 1. The n-type well region 2 is, for example, 1 × 10
Impurities of about 13 to 3 × 10 13 [atoms / cm 2], for example, p
+ Is formed by ion implantation at an energy of 100 to 150 KeV. Thereafter, in each of the formation regions of the flash nonvolatile memory element Qm and the n-channel MISFET Qn, a region other than the region for forming the n-type well region 2 on the main surface of the semiconductor substrate 1 is, for example, 5 × 10 12 to 1 × 1.
Impurities of about 013 [atoms / cm2], for example, BF2 +
The p-type well region 3 is formed by ion implantation at an energy of 0 to 70 KeV.

【0054】次に、n型ウエル領域2,p型ウエル領域
3の夫々の主面上に約6000〜8000Åの素子分離
用絶縁膜4を形成すると共に、p型ウエル領域3の主面
部にp型チャネルストッパ領域5を形成する。
Next, on the main surfaces of the n-type well region 2 and the p-type well region 3, a device isolation insulating film 4 of about 6000 to 8000 ° is formed, and a p-type well region 3 is formed with a p-type well. A mold channel stopper region 5 is formed.

【0055】次に、図5に示すように、半導体素子形成
領域において、n型ウエル領域2,p型ウエル領域3の
夫々の主面上に100〜150Å程度の第1ゲート絶縁
膜6を形成する。
Next, as shown in FIG. 5, a first gate insulating film 6 of about 100 to 150 ° is formed on each of the main surfaces of the n-type well region 2 and the p-type well region 3 in the semiconductor element formation region. I do.

【0056】次に、第1ゲート絶縁膜6上を含む基板全
面に導電膜7Aを2000〜3000Å程度に形成す
る。導電膜7Aは例えばCVD法で堆積した多結晶珪素
膜で形成する。この多結晶珪素膜にはn型不純物例えば
Pが導入され低抵抗化される。この後、図6に示すよう
に、導電膜7Aを所定の形状にパターニングする。導電
膜7Aはフラッシュ型不揮発性メモリセルQmの形成領
域だけに残存し、導電膜7Aはチャネル幅方向の寸法が
規定されている。
Next, a conductive film 7A is formed on the entire surface of the substrate including the first gate insulating film 6 to a thickness of about 2000 to 3000 °. The conductive film 7A is formed of, for example, a polycrystalline silicon film deposited by a CVD method. An n-type impurity such as P is introduced into the polycrystalline silicon film to reduce the resistance. Thereafter, as shown in FIG. 6, the conductive film 7A is patterned into a predetermined shape. The conductive film 7A remains only in the formation region of the flash nonvolatile memory cell Qm, and the size of the conductive film 7A in the channel width direction is defined.

【0057】次に、フラッシュ型不揮発性メモリセルQ
mの形成領域において、導電型7Aの表面に第2ゲート
絶縁膜8を200〜250Å程度形成する。この工程と
実質的に同一製造工程により、nチャネルMISFET
Qnの形成領域のp型ウエル領域3、pチャネルMI
SFET Qpの形成領域のn型ウエル領域2の夫々の
主面上に第2ゲート絶縁膜8を形成する。この後、図7
に示すように、第2ゲート絶縁膜8上を含む基板全面に
導電膜9Aを1000〜1500Å程度形成する。導電
膜9Aは例えばCVD法で堆積した多結晶珪素膜で形成
する。この多結晶珪素膜にはn型不純物例えばPが導入
され低抵抗化される。
Next, the flash type nonvolatile memory cell Q
In the formation region of m, the second gate insulating film 8 is formed on the surface of the conductive type 7A at a thickness of about 200 to 250 °. An n-channel MISFET is manufactured by substantially the same manufacturing process as this process.
P-type well region 3 for forming Qn, p-channel MI
A second gate insulating film 8 is formed on each main surface of the n-type well region 2 in the formation region of the SFET Qp. After this, FIG.
As shown in FIG. 7, a conductive film 9A is formed on the entire surface of the substrate including the second gate insulating film 8 by about 1000 to 1500 °. The conductive film 9A is formed of, for example, a polycrystalline silicon film deposited by a CVD method. An n-type impurity such as P is introduced into the polycrystalline silicon film to reduce the resistance.

【0058】次に、フラッシュ型不揮発性メモリセルQ
mの形成領域において、導電膜9A,7Aの夫々を順次
パターンニングし、コントロールゲート電極9及びフロ
ーティングゲート電極7を形成する。このパターンニン
グはRIE等の異方性エッチングを用いた所謂重ね切り
技術で行う。この後、周辺回路素子の形成領域の導電膜
9Aにパターンニングを施し、コントロールゲート電極
9を形成する。ここで、このコントロールゲート電極9
はワード線WLと一体形成されるので、ワード線WLの
低抵抗化の為に多結晶珪素膜に換えて、Ta,Ti,
W,Mo等の高融点金属若しくはこれらの高融点金属シ
リサイド膜の単層、或いは多結晶珪素膜上に高融点金属
シリサイド膜を積層したポリサイド膜で形成してもよ
い。この後、基板前面に酸化処理を施し、図8に示すよ
うに、各ゲート電極7,9の夫々の表面を覆う絶縁膜1
0を半導体基板上で、70〜80Å程度形成する。
Next, the flash type nonvolatile memory cell Q
In the formation region of m, each of the conductive films 9A and 7A is sequentially patterned to form the control gate electrode 9 and the floating gate electrode 7. This patterning is performed by a so-called overlap cutting technique using anisotropic etching such as RIE. Thereafter, patterning is performed on the conductive film 9A in the formation region of the peripheral circuit element to form the control gate electrode 9. Here, this control gate electrode 9
Are formed integrally with the word line WL, so that Ta, Ti,
It may be formed of a high melting point metal such as W or Mo, a single layer of these high melting point metal silicide films, or a polycide film in which a high melting point metal silicide film is laminated on a polycrystalline silicon film. Thereafter, an oxidation process is performed on the front surface of the substrate to form an insulating film 1 covering the respective surfaces of the gate electrodes 7 and 9 as shown in FIG.
0 is formed on a semiconductor substrate at about 70 to 80 °.

【0059】次に、フラッシュ型不揮発性メモリセルQ
mのソース領域の形成領域が開口された不純物導入用マ
スク30を形成する。不純物導入用マスク30は例えば
フォトレジスト膜で形成する。この後、図9に示すよう
に、前記不純物導入用マスク30を用い、ソース領域の
形成領域となるp型ウエル領域3の主面部にn型不純物
12nを導入する。n型不純物12nは、例えば1×1
014〜1×1015〔atoms/cm2〕程度の不純物濃度のP
イオンを用い、50〔KeV〕程度のエネルギのイオン
打込法で導入されている。このn型不純物12nは、フ
ローティングゲート電極7及びコントロールゲート電極
9に対して自己整合で導入される。
Next, the flash type nonvolatile memory cell Q
An impurity introduction mask 30 having an opening in a region where a source region of m is formed is formed. The impurity introduction mask 30 is formed of, for example, a photoresist film. Thereafter, as shown in FIG. 9, an n-type impurity 12n is introduced into the main surface of the p-type well region 3 serving as a source region formation region using the impurity introduction mask 30. The n-type impurity 12n is, for example, 1 × 1
P having an impurity concentration of about 014 to 1 × 10 15 [atoms / cm 2]
It is introduced by ion implantation using ions at an energy of about 50 [KeV]. This n-type impurity 12n is introduced into the floating gate electrode 7 and the control gate electrode 9 in a self-aligned manner.

【0060】そして、前記不純物導入用マスク30を除
去する。
Then, the impurity introduction mask 30 is removed.

【0061】次に、フラッシュ型不揮発性メモリセルQ
mのドレイン領域の形成領域が開口された不純物導入用
マスク31を形成する。不純物導入用マスク31は例え
ばフォトレジスト膜で形成する。この後、図10に示す
ように、前記不純物導入用マスク31を用い、ドレイン
領域の形成領域となるp型ウエル領域3の主面部にp型
不純物13pを導入する。p型不純物13pは、例えば
5×1013〜1.5×1014〔atoms/cm2〕程度の不純物
濃度のBF2イオンを用い、60〔KeV〕程度のエネ
ルギのイオン打込法で導入されている。p型不純物13
pはフローティングゲート電極7及びコントロールゲー
ト電極9に対して自己整合で導入されている。そして、
前記不純物導入用マスク31を除去する。
Next, the flash type nonvolatile memory cell Q
An impurity introduction mask 31 having an opening in the region where the m drain region is formed is formed. The impurity introduction mask 31 is formed of, for example, a photoresist film. Thereafter, as shown in FIG. 10, a p-type impurity 13p is introduced into the main surface portion of the p-type well region 3 serving as a drain region using the impurity introduction mask 31. The p-type impurity 13p is, for example, BF2 ion having an impurity concentration of about 5 * 10 <13> to 1.5 * 10 <14> atoms / cm <2>, and is introduced by an ion implantation method with an energy of about 60 [KeV]. p-type impurity 13
p is introduced in a self-aligned manner with respect to the floating gate electrode 7 and the control gate electrode 9. And
The impurity introduction mask 31 is removed.

【0062】次に、窒素ガス雰囲気中、約1000
〔℃〕の熱処理を施し、前記導入されたn型不純物12
n,p型不純物13pの夫々に引き伸ばし拡散を施す。
前記n型不純物12nの拡散により、n型半導体領域1
2を形成することができる。n型半導体領域12は約
0.5〔μm〕程度の深い接合深さで形成される。
Next, in a nitrogen gas atmosphere, about 1000
[° C.] heat treatment, and the introduced n-type impurity 12
Each of the n and p type impurities 13p is stretched and diffused.
By the diffusion of the n-type impurity 12n, the n-type semiconductor region 1 is formed.
2 can be formed. The n-type semiconductor region 12 is formed with a deep junction depth of about 0.5 [μm].

【0063】前記p型不純物13pの拡散により、低不
純物濃度のp型半導体領域13を形成することができ
る。p型半導体領域13は約0.3〜0.5〔μm〕程度
の深い接合深さで形成される。
By the diffusion of the p-type impurity 13p, the p-type semiconductor region 13 having a low impurity concentration can be formed. The p-type semiconductor region 13 is formed with a deep junction depth of about 0.3 to 0.5 [μm].

【0064】次に、フラッシュ型不揮発性メモリ素子Q
mの形成領域が開口された不純物導入用マスク32を形
成する。不純物導入用マスク32は例えばフォトレジス
ト膜で形成する。この後、図11に示すように、フラッ
シュ型不揮発性メモリセルQmのソース領域の形成領域
が開口された不純物導入用マスク32を用い、ソース領
域の形成領域となるp型ウエル3の主面部にn+型不純
物11n+を導入する。n+型不純物11n+は、例え
ば5×1015〜1×1016atoms/cm2のAsイオンを用
い、60KeV程度のエネルギーのイオン打込み法で導
入される。n+型不純物11n+はフローティングゲー
ト電極7及びコントロールゲート電極9に対して自己整
合で導入される。そして、前記不純物導入用マスク32
を除去する。
Next, the flash type nonvolatile memory element Q
An impurity introduction mask 32 having an opening in a region where m is formed is formed. The impurity introduction mask 32 is formed of, for example, a photoresist film. Thereafter, as shown in FIG. 11, using the impurity introduction mask 32 in which the formation region of the source region of the flash nonvolatile memory cell Qm is opened, the main surface of the p-type well 3 serving as the formation region of the source region is formed. An n + type impurity 11n + is introduced. The n + type impurity 11n + is introduced by ion implantation at an energy of about 60 KeV using, for example, As ions of 5 × 10 15 to 1 × 10 16 atoms / cm 2. The n + type impurity 11n + is introduced into the floating gate electrode 7 and the control gate electrode 9 in a self-aligned manner. Then, the impurity introduction mask 32
Is removed.

【0065】次に、図12に示すようにフラッシュ型不
揮発性メモリセルQmのドレイン領域の形成領域が開口
された不純物導入用マスク33を用い、ドレイン領域の
形成領域となるp型ウエル3の主面部にn+型不純物1
4n+を導入する。n+型不純物14n+は、例えば1
×1015〜5×1015atoms/cm2程度のAsイオンを6
0KeV程度のエネルギーのイオン打込み法で導入され
る。n+型不純物14n+はフローティングゲート電極
7及びコントロールゲート電極9に対して自己整合で導
入される。
Next, as shown in FIG. 12, the p-type well 3 serving as a drain region forming region is formed using an impurity introduction mask 33 having an opening formed in the drain region forming region of the flash type nonvolatile memory cell Qm. N + type impurity 1 on the surface
4n + is introduced. The n + type impurity 14n + is, for example, 1
6 × 10 15 to 5 × 10 15 atoms / cm 2 of As ions
It is introduced by an ion implantation method at an energy of about 0 KeV. The n + type impurity 14n + is introduced into the floating gate electrode 7 and the control gate electrode 9 in a self-aligned manner.

【0066】ここで、n+型不純物11n+,14n+
を、別工程で導入する場合について説明したが、n+型
不純物11n+,14n+を等しい不純物濃度にする場
合には、同時に導入してもよい。
Here, n + type impurities 11n +, 14n +
Has been described in a separate step, but when the n + type impurities 11n + and 14n + have the same impurity concentration, they may be introduced simultaneously.

【0067】次に、窒素ガス雰囲気中、約1000℃の
熱処理を施し、前記導入されたn+型不純物11n+,
14n+の夫々を引き伸し拡散する。この熱処理によ
り、n型不純物領域11(n+),14(n+)は約
0.3μm程度の接合深さとなる。
Next, a heat treatment is performed at about 1000 ° C. in a nitrogen gas atmosphere to introduce the n + -type impurities 11n +,
Stretch and diffuse each of the 14n +. By this heat treatment, the n-type impurity regions 11 (n +) and 14 (n +) have a junction depth of about 0.3 μm.

【0068】次に図13に示すように、NチャンネルM
ISFET Qn形成領域を開口した不純物導入用マス
ク34を用いn型不純物15nをNチャンネルMISF
ETQnのゲート電極9の両端のp型ウエル3の主面部
にゲート電極9に対して自己整合で導入する。このn型
不純物15nは、例えば1×1013〜5×1013 atoms
/cm2 のpイオンを50KeV程度のエネルギーでイオ
ン打込みして導入する。
Next, as shown in FIG.
Using an impurity introduction mask 34 having an opening in an ISFET Qn formation region, an n-type impurity 15n is
ETQn is introduced into the main surface of the p-type well 3 at both ends of the gate electrode 9 in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 9. This n-type impurity 15n has, for example, 1 × 10 13 to 5 × 10 13 atoms.
p ions of / cm @ 2 are implanted at an energy of about 50 KeV and introduced.

【0069】次に図14に示すように、PチャンネルM
ISFETQp形成領域を開口した不純物導入用マスク
35を用いp型不純物16pをPチャンネルMISFE
TQpのゲート電極9の両端のN型ウエル2の主面部に
ゲート電極9に対して自己整合で導入する。このp型不
純物16pは、例えば5×1012〜1×1013atoms/cm
2のBF2イオンを60KeV程度のエネルギーでイオン
打込みして導入する。
Next, as shown in FIG.
Using the impurity introduction mask 35 having an opening in the ISFET Qp formation region, the p-type
TQp is introduced into the main surface of the N-type well 2 at both ends of the gate electrode 9 in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 9. This p-type impurity 16p is, for example, 5 × 10 12 to 1 × 10 13 atoms / cm.
2 BF2 ions are implanted at an energy of about 60 KeV and introduced.

【0070】次に図15に示すように、表面の絶縁膜1
0をウェットエッチングで除去する。このエッチング液
は、例えばフッ酸と水の混合液であり、その混合比は
1:99である。この工程によりフラッシュ型不揮発性
メモリセルQmのソース・ドレイン領域表面の絶縁膜で
あり、n+型不純物11n+14n+のAsイオンのイ
オン打込みによってダングリングボンドが形成された絶
縁膜は除去される。
Next, as shown in FIG.
0 is removed by wet etching. This etching solution is, for example, a mixed solution of hydrofluoric acid and water, and the mixing ratio is 1:99. By this step, the insulating film on the surface of the source / drain region of the flash type nonvolatile memory cell Qm, on which the dangling bond is formed by ion implantation of As ions of n + type impurities 11n + 14n +, is removed.

【0071】次に図16に示すように、約900℃の温
度の炉内で酸素を供給しながら約20分間酸化処理する
ことにより、新しい絶縁膜10′、例えば酸化膜をフラ
ッシュ型不揮発性メモリセルQmのソース・ドレイン領
域の表面に約400〜500Å形成する。この時フロー
ティングゲート電極7及びコントロール電極9の表面に
もほぼ同等の厚さの絶縁膜が形成される。
Next, as shown in FIG. 16, a new insulating film 10 ', such as an oxide film, is oxidized in a furnace at a temperature of about 900.degree. A film of about 400-500 ° is formed on the surface of the source / drain region of cell Qm. At this time, an insulating film having substantially the same thickness is formed on the surfaces of the floating gate electrode 7 and the control electrode 9.

【0072】この酸化工程によりフラッシュ型不揮発性
メモリセルQmのフローティングゲート電極7の両端部
のコーナー部は、図4に示すように丸くなる。
By this oxidation step, the corners at both ends of the floating gate electrode 7 of the flash nonvolatile memory cell Qm are rounded as shown in FIG.

【0073】また、この熱処理によりMISFETQ
n,Qpのn型不純物15n,p型不純物16pは引き
伸し拡散され両者とも約0.1〜0.2μm程度の接合深
さとなる。
Further, the MISFET Q
The n-type impurity 15n and the p-type impurity 16p of n and Qp are extended and diffused, and both have a junction depth of about 0.1 to 0.2 μm.

【0074】次に図17に示すように、各ゲート電極
7,9の夫々の側壁にサイドウォールスペーサ17を形
成する。サイドウォールスペーサ17は、例えば基板全
面にCVD法で酸化珪素膜を堆積し、この堆積した膜厚
に相当する分基板全面にRIE等の異方性エッチングを
施すことにより形成することができる。
Next, as shown in FIG. 17, sidewall spacers 17 are formed on the respective side walls of each of the gate electrodes 7 and 9. The side wall spacers 17 can be formed by depositing a silicon oxide film on the entire surface of the substrate by a CVD method and performing anisotropic etching such as RIE on the entire surface of the substrate by an amount corresponding to the deposited film thickness.

【0075】次に、前記異方性エッチングにより、n型
ウエル領域2,p型ウエル領域3等の主面が露出するの
で、酸化処理を施し、それらの表面を薄い酸化珪素膜で
被覆する。
Next, since the main surfaces of the n-type well region 2, the p-type well region 3 and the like are exposed by the anisotropic etching, an oxidation treatment is performed, and the surfaces are covered with a thin silicon oxide film.

【0076】さらに、図18に示すようにNチャンネル
MISFETQn部を開口した不純物導入用マスクを形
成し、ゲート電極9及びサイドウォール17に対して自
己整合でn+型不純物を導入する。このn+型不純物は
例えば5×1015〔atoms/cm2〕程度の高不純物濃度の
Asイオンを用い、60〔KeV〕程度のエネルギのイ
オン打込法で導入されている。
Further, as shown in FIG. 18, an impurity introduction mask having an opening in the N-channel MISFET Qn is formed, and an n + -type impurity is introduced into the gate electrode 9 and the side wall 17 in a self-aligned manner. The n + -type impurity is, for example, As ions having a high impurity concentration of about 5 × 10 15 [atoms / cm 2], and is introduced by ion implantation at an energy of about 60 [KeV].

【0077】次に、pチャネルMISFETQpの形成
領域が開口された不純物導入用マスクを形成する。そし
て、この不純物導入用マスクを用いて、p型半導体領域
16の主面部にp型不純物19p+を導入する。前記p
型不純物は、例えば2×1015〔atoms/cm2〕程度の高
不純物濃度のBF2イオンを用い、60〔KeV〕程度
のエネルギのイオン打込法で導入されている。前記p+
型半導体領域19はゲート電極9及びサイドウォール1
7に対して自己整合で形成されている。
Next, an impurity introduction mask having an opening in the formation region of the p-channel MISFET Qp is formed. Then, a p-type impurity 19p + is introduced into the main surface of the p-type semiconductor region 16 using the impurity introduction mask. The p
For example, BF2 ions having a high impurity concentration of about 2.times.10@15 [atoms / cm @ 2] are introduced by ion implantation at an energy of about 60 KeV. The p +
Type semiconductor region 19 includes gate electrode 9 and sidewall 1
7 is formed in a self-aligned manner.

【0078】さらに、この後、約850℃のアニールを
施すことにより図19に示すようにn+型不純物18n
+,p型不純物19p+は引き伸し拡散され0.2〜0.
3μm程度の接合深さを有するn+型半導体領域18
(n+),p+型半導体領域19(p+)が形成され
る。
Further, thereafter, annealing at about 850 ° C. is performed to thereby obtain n + type impurities 18n as shown in FIG.
+, P-type impurities 19p + are stretched and diffused to 0.2 to 0.2.
N + type semiconductor region 18 having a junction depth of about 3 μm
(N +), p + type semiconductor region 19 (p +) is formed.

【0079】次に基板全面に層間絶縁膜20,21を形
成する。層間絶縁膜20は有機シランの熱分解で形成さ
れた厚さ1500Å程度の酸化膜であり、層間絶縁膜2
1は例えばCVD法で形成された厚さ5000〜600
0ÅのBPSG膜である。そして、前記層間絶縁膜2
0,21に接続孔22を形成し、層間絶縁膜21にグラ
スフローを施した後、前記図3に示すように配線23を
形成する。これらの一連の製造工程を施すことにより、
本実施例のEEPROMは完成する。なお、図示しない
が、配線23の上部にはパッシベーション膜が設けられ
るようになっている。
Next, interlayer insulating films 20 and 21 are formed on the entire surface of the substrate. The interlayer insulating film 20 is an oxide film having a thickness of about 1500 ° formed by thermal decomposition of organic silane.
1 is, for example, a thickness of 5000 to 600 formed by a CVD method.
0 ° BPSG film. And the interlayer insulating film 2
After forming connection holes 22 at 0 and 21 and applying a glass flow to the interlayer insulating film 21, wirings 23 are formed as shown in FIG. By performing these series of manufacturing processes,
The EEPROM of this embodiment is completed. Although not shown, a passivation film is provided on the wiring 23.

【0080】なお、本実施例では、図15,図16で説
明したように絶縁膜を除去した後に酸化を行い再度絶縁
膜を形成したが、必ずしも絶縁膜はエッチング除去する
必要はなく酸化処理を行えば良い。その理由は、イオン
打込みによって発生したダングリングボンドに酸化処理
によって酸素が供給されダングリングボンドがなくなる
か、又は減少する為と考えられる。
In this embodiment, as described with reference to FIGS. 15 and 16, the insulating film is removed and then oxidized to form an insulating film again. However, the insulating film does not necessarily need to be removed by etching. Just do it. It is considered that the reason is that oxygen is supplied to the dangling bonds generated by the ion implantation by the oxidation treatment, and the dangling bonds disappear or decrease.

【0081】さらに、絶縁膜を一部除去した後に酸化を
行っても同様にリーク電流を防止又は抑制できる。
Furthermore, even if oxidation is performed after removing part of the insulating film, the leakage current can be similarly prevented or suppressed.

【0082】図20は本発明の第2の実施例によるフラ
ッシュ型不揮発性メモリセルの概略構成を示す。
FIG. 20 shows a schematic structure of a flash type nonvolatile memory cell according to the second embodiment of the present invention.

【0083】上述した第1の実施例との相違点について
説明すると、同図に示す第2の実施例によるフラッシュ
型不揮発性メモリセルでは、フローティングゲート電極
7の端部の下のソース領域11の表面付近に低濃度領域
24を選択的に形成することによって、消去電圧の印加
時にソース領域11とフローティングゲート電極7の端
部との間に生じる電界を緩和させる電界緩衝手段が形成
されている。
The difference from the first embodiment will be described. In the flash type nonvolatile memory cell according to the second embodiment shown in FIG. 11, the source region 11 under the end of the floating gate electrode 7 is formed. By selectively forming the low-concentration region 24 near the surface, an electric-field buffering means is formed to alleviate an electric field generated between the source region 11 and the end of the floating gate electrode 7 when an erase voltage is applied.

【0084】つまり、フローティングゲート電極7の端
部の下のソース領域11の表面で空乏層が伸びやすくす
ることにより電界を緩和するものである。
That is, the electric field is reduced by making the depletion layer easily extend on the surface of the source region 11 below the end of the floating gate electrode 7.

【0085】この低濃度領域24は、ソース領域11内
での導電性付与不純物のドープ量を部分的に少なくする
か、あるいは図21に示すようにソース領域11の中に
p導電性付与不純物を0.15μm程度の深さで選択的
にイオン打込みすることによって形成される。
This low-concentration region 24 partially reduces the doping amount of the conductivity-imparting impurity in source region 11 or, as shown in FIG. It is formed by selective ion implantation at a depth of about 0.15 μm.

【0086】上述のような低濃度領域24を設けると、
消去時の印加電界によって、フローティングゲート電極
7の端部の下の低濃度領域24に部分的に大きな空乏層
の拡がりが生じるようになる。この空乏層の拡がりによ
って、フローティングゲート電極7の端部付近に電界が
集中する傾向が是正されるようになる。
When the low concentration region 24 as described above is provided,
Due to the applied electric field at the time of erasing, a large depletion layer spreads partially in the low concentration region 24 below the end of the floating gate electrode 7. Due to the expansion of the depletion layer, the tendency of the electric field to concentrate near the end of the floating gate electrode 7 is corrected.

【0087】これにより、上述した第1の実施例の場合
と同様に、比較的簡単な製造プロセスで得られる構造で
もって、記憶素子間での消去特性のバラツキを小さくす
るとともに、繰り返し書き換え可能な回数を多くするこ
とができるようになる。
Thus, as in the case of the first embodiment described above, with a structure obtained by a relatively simple manufacturing process, it is possible to reduce the variation in the erasing characteristics between the storage elements and to enable repeated rewriting. The number of times can be increased.

【0088】図22は、本発明の第3の実施例であり、
第1の実施例とは、フラッシュ型不揮発性メモリセルQ
mの構造が異なる。周辺回路については、構造及び製法
とも同様である。
FIG. 22 shows a third embodiment of the present invention.
The first embodiment is different from the first embodiment in that the flash type nonvolatile memory cell Q
The structure of m is different. The structure and manufacturing method of the peripheral circuit are the same.

【0089】従って、第1の実施例の各部分に相当する
部分には、同じ符号をつけて表わす。
Therefore, portions corresponding to the respective portions of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0090】同図に示すフラッシュ型不揮発性メモリセ
ルは第1の実施例と同様にMISFETであって、半導
体基板1上に第1のゲート絶縁膜6を隔てて設けられた
フローティングゲート電極7と、このフローティングゲ
ート電極7上に第2のゲート絶縁膜8を隔てて設けられ
たコントロールゲート電極9と、上記フローティングゲ
ート電極7の下で互いに離間され、かつ上記フローティ
ングゲート電極7と部分的な重なりをもって形成された
ソース領域11,12およびドレイン領域14などによ
って形成される。
The flash type non-volatile memory cell shown in the figure is a MISFET similar to the first embodiment, and has a floating gate electrode 7 provided on the semiconductor substrate 1 with a first gate insulating film 6 interposed therebetween. A control gate electrode 9 provided on the floating gate electrode 7 with a second gate insulating film 8 interposed therebetween, and separated from each other below the floating gate electrode 7 and partially overlapping the floating gate electrode 7. Are formed by the source regions 11 and 12 and the drain region 14 and the like.

【0091】ここで、上記コントロールゲート電極9の
側部にはサイドウォールスペーサ17が設けられてい
る。このサイドウォールスペーサ17の端部を基準にし
て、上記フローティングゲート電極7が形成されてい
る。これにより、コントロールゲート電極9の側部はフ
ローティングゲート電極7の側部よりも後退して形成さ
れている。
Here, a side wall spacer 17 is provided on the side of the control gate electrode 9. The floating gate electrode 7 is formed with reference to the end of the sidewall spacer 17. Thus, the side portion of the control gate electrode 9 is formed to be recessed from the side portion of the floating gate electrode 7.

【0092】このように、コントロールゲート電極9の
側部が上記フローティングゲート電極7の側部よりも内
側に後退して形成され、かつ上記ソース領域11,12
と上記ドレイン領域14の先端がそれぞれ、コントロー
ルゲート電極9の側部の下に達していることにより、ソ
ース領域11,12およびドレイン領域14とフローテ
ィングゲート電極7との間に比較的大きな重なり部分が
再現性良くかつ制御性良く形成されている。
As described above, the side portion of the control gate electrode 9 is formed to be recessed inside the side portion of the floating gate electrode 7 and the source regions 11 and 12 are formed.
And the tip of the drain region 14 reach below the side of the control gate electrode 9, so that a relatively large overlapping portion between the source region 11, 12 and the drain region 14 and the floating gate electrode 7. It is formed with good reproducibility and good controllability.

【0093】この場合、フローティングゲート電極7の
寸法は、上記サイドウォールスペーサ17によって、コ
ントロールゲート電極9の寸法よりも、片側端部で0.
2〜0.3μm程大きく設定されている。
In this case, the dimensions of the floating gate electrode 7 are smaller than the dimensions of the control gate electrode 9 by one side edge by the side wall spacers 17.
It is set to be as large as about 2 to 0.3 μm.

【0094】また、フラッシュ型不揮発性メモリセルQ
mの各層の膜厚については、第1の実施例と同様であ
る。
The flash type nonvolatile memory cell Q
The thickness of each layer m is the same as in the first embodiment.

【0095】以上のように構成された不揮発性記憶素子
では、まず、ソース領域61およびドレイン領域62と
フローティングゲート電極3との重なり面積が確実に確
保されていることにより、消去時には、フローティング
ゲート電極3の側部の形状等の影響を回避して、安定な
トンネル電流を確保することができるようになる。これ
により、消去特性のバラツキを小さくすることができ
る。これとともに、端部への電界集中が緩和されること
によって、消去電圧を高くして消去速度を速めることが
できるようになる。
In the nonvolatile memory element configured as described above, first, the overlapping area between the source region 61 and the drain region 62 and the floating gate electrode 3 is ensured. The stable tunnel current can be secured by avoiding the influence of the shape and the like of the side portion of No. 3. As a result, variations in the erasing characteristics can be reduced. At the same time, the concentration of the electric field at the end is reduced, so that the erasing voltage can be increased and the erasing speed can be increased.

【0096】次に、上述した不揮発性記憶素子の製造方
法の一実施例を説明する。
Next, an embodiment of a method for manufacturing the above-mentioned nonvolatile memory element will be described.

【0097】図23から図30を用いて図22に示した
フラッシュ型不揮発性メモリセルの製造方法を示す。
A method of manufacturing the flash nonvolatile memory cell shown in FIG. 22 will be described with reference to FIGS.

【0098】第1実施例の図7と同様に半導体基板上に
多結晶珪素膜の導電膜9Aを形成する。
A conductive film 9A of a polycrystalline silicon film is formed on a semiconductor substrate as in FIG. 7 of the first embodiment.

【0099】次に、図24に示すように、フラッシュ型
不揮発性メモリセルQmの形成領域において、導電膜9
A及び周辺回路を構成するNチャンネル,Pチャンネル
MISFETs形成領域の導電膜9Aをパターンニング
し、コントロールゲート電極及びNチャンネル,Pチャ
ンネルMISFETsのゲート電極を形成する。
Next, as shown in FIG. 24, the conductive film 9 is formed in the formation region of the flash type nonvolatile memory cell Qm.
The conductive film 9A in the N-channel and P-channel MISFETs forming regions forming the A and peripheral circuits is patterned to form a control gate electrode and gate electrodes of the N-channel and P-channel MISFETs.

【0100】次に表面を酸化処理し、絶縁膜10を形成
する。
Next, the surface is oxidized to form an insulating film 10.

【0101】次に図25から図28までの工程は、第1
の実施例の図9から図12に相当するので説明は省略す
る。但し、各イオン打込みは、コントロールゲート電極
9に対して自己整合的に、フローティングゲート電極形
成用の多結晶珪素膜を通して行われる。従ってイオン打
込みのエネルギーは、第1の実施例に比べて高くなけれ
ばならない。
Next, the steps from FIG. 25 to FIG.
Since this embodiment corresponds to FIGS. 9 to 12 of the embodiment, the description is omitted. However, each ion implantation is performed through the polycrystalline silicon film for forming the floating gate electrode in a self-aligned manner with respect to the control gate electrode 9. Therefore, the energy of the ion implantation must be higher than that of the first embodiment.

【0102】例えば、n型不純物12nはp+を150
KeV程度,p型不純物13pはB+を50KeV程
度,n+型不純物11n+,14n+はAs+を250
KeV程度のエネルギーがイオン打込みして形成する。
この後第1実施例の図15,図16と同様の方法でn
型,p型不純物15n,16pをイオン打込みしてお
く。
For example, the n-type impurity 12n has p + of 150
About KeV, p-type impurity 13p is about 50 KeV for B +, and n + -type impurities 11n + and 14n + are about 250 for As +.
Energy of about KeV is formed by ion implantation.
Thereafter, n is set in the same manner as in FIGS. 15 and 16 of the first embodiment.
Type and p-type impurities 15n and 16p are ion-implanted.

【0103】次に、図29に示すように、第1実施例の
図17と同様にして、フラッシュ型不揮発性メモリセル
Qmのコントロールゲート電極9及びNチャンネル,P
チャンネルMISFETのゲート電極9の側部にサイド
ウォール17を形成する。
Next, as shown in FIG. 29, similarly to FIG. 17 of the first embodiment, the control gate electrode 9 and the N-channel
A sidewall 17 is formed on the side of the gate electrode 9 of the channel MISFET.

【0104】次に、図30に示すように、前述のコント
ロールゲート電極9及びサイドウォール17に対して自
己整合的にフローティングゲート電極7を加工する。
Next, as shown in FIG. 30, the floating gate electrode 7 is processed in a self-aligned manner with respect to the control gate electrode 9 and the side wall 17 described above.

【0105】以下、第1実施例の図17以降のプロセス
と同様のプロセスにより本実施例のEEPROMは完成
する。
Thereafter, the EEPROM of the present embodiment is completed by a process similar to that of FIG. 17 and thereafter of the first embodiment.

【0106】次に図31は、前述の第3の実施例の変形
例であり、フローティングゲート電極7とコントロール
ゲート電極9とが、ソース領域11,12側とドレイン
領域14側とで非対称になっている。この場合、フロー
ティングゲート電極7のソース領域11,12側は、上
述した実施例と同様に、サイドウォールスペーサ17に
よって、コントロールゲート電極9よりも0.2〜0.3
μm横へはみ出て形成されている。しかし、ドレイン領
域14側では、フローティングゲート電極7とコントロ
ールゲート電極9の各端部が略同一位置に揃えられてい
る。
FIG. 31 shows a modification of the third embodiment, in which the floating gate electrode 7 and the control gate electrode 9 are asymmetric on the source region 11, 12 side and the drain region 14 side. ing. In this case, the side of the floating gate electrode 7 closer to the source regions 11 and 12 is 0.2 to 0.3 than the control gate electrode 9 by the sidewall spacers 17 as in the above-described embodiment.
It is formed to protrude sideways by μm. However, on the drain region 14 side, the respective ends of the floating gate electrode 7 and the control gate electrode 9 are aligned at substantially the same position.

【0107】このような非対称構造により、ソース領域
11,12とフローティングゲート電極7との重なりを
大きくして消去特性の向上を図ることができる一方、ド
レイン領域14とフローティングゲート電極7との重な
りを小さくして書込特性の向上を図ることが同時に可能
となる。
With such an asymmetric structure, the overlap between the source regions 11 and 12 and the floating gate electrode 7 can be increased to improve the erasing characteristics, while the overlap between the drain region 14 and the floating gate electrode 7 can be reduced. At the same time, it is possible to improve the write characteristics by reducing the size.

【0108】以上本発明者によってなされた発明をフラ
ッシュ型EEPROMに適用した実施例について説明し
たが、フラッシュ型EEPROM以外のEEPROM又
は、EEPROMを内蔵したマイコンにも適用できる。
The embodiment in which the invention made by the present inventor is applied to a flash EEPROM has been described. However, the invention can also be applied to an EEPROM other than the flash EEPROM or a microcomputer having the built-in EEPROM.

【0109】例えば、図32において、25はP−型単
結晶シリコンからなる半導体基板(チップ)であり、周
辺に複数のボンディングパッド26が配置されている。
ボンディングパッド26の内側に入出力回路領域I/O
が設けられている。図32に示したマイコン用チップ2
5では、μ(マイクロ)ROM、CPU(中央処理装
置)、SCI(シリアル コミニケーション インター
フェイス)、A/D(アナログ−ディジタル変換)回
路、dual-RAM(デュアルポート Random Access Memo
ry)、RAM、ROM、タイマ1、タイマ2、タイマ3
のそれぞれを内蔵している。
For example, in FIG. 32, reference numeral 25 denotes a semiconductor substrate (chip) made of P-type single crystal silicon, and a plurality of bonding pads 26 are arranged around the semiconductor substrate (chip).
I / O circuit area I / O inside bonding pad 26
Is provided. Microcomputer chip 2 shown in FIG.
5, a μ (micro) ROM, CPU (central processing unit), SCI (serial communication interface), A / D (analog-digital conversion) circuit, dual-RAM (dual port random access memory)
ry), RAM, ROM, timer 1, timer 2, timer 3
Each has a built-in.

【0110】上記μROM,ROM部又は及びROM部
に本発明のを適用することができる。
The present invention can be applied to the μROM, the ROM section, and the ROM section.

【0111】[0111]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
のとおりである。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0112】(1)フローティングゲート電極の端部の下
側のコーナーを丸めることにより、コーナー部に電界が
集中するのを防止することができ、フローティングゲー
ト電極の端部のゲート絶縁膜の破壊あるいは劣化を防止
できるので書き換えの回数を増加することができる。
(1) By rounding the lower corner of the end of the floating gate electrode, it is possible to prevent the electric field from concentrating at the corner, and it is possible to prevent the gate insulating film at the end of the floating gate electrode from being broken or damaged. Since deterioration can be prevented, the number of times of rewriting can be increased.

【0113】(2)フローティングゲート電極の端部の下
側のコーナーを丸めることにより、コーナー部の電界集
中を防止できるので消去の際の電界がゲート絶縁膜にほ
ぼ均一にかかる為、ビット間の消去特性のバラツキを防
止することができる。また、フローティングゲート電極
の端部の形状にバラツキがあったとしても、消去の際の
トンネリングは端部よりもチャンネル側で起こる為、ビ
ット間の消去特性のバラツキを防止することができる。
(2) By rounding the lower corner of the end of the floating gate electrode, the electric field concentration at the corner can be prevented, and the electric field at the time of erasing is almost uniformly applied to the gate insulating film. Variations in the erasing characteristics can be prevented. Further, even if the shape of the end of the floating gate electrode varies, the tunneling at the time of erasing occurs on the channel side rather than the end, so that it is possible to prevent the variation in erase characteristics between bits.

【0114】(3)ソース領域形成の為の高濃度のAsイ
オンのイオン打込みの後に表面の酸化膜を除去してか
ら、酸化膜を付け直すことにより、フローティングゲー
ト電極とソース領域間のリーク電流を防止することがで
きるので、消去特性のバラツキを防止することができ
る。また、上述のイオン打込み後に酸化処理をすること
により、酸化膜中のダングリングボンドを減少させるこ
とができ、上記リーク電流を防止又は減少させることが
できる。
(3) The leakage current between the floating gate electrode and the source region is obtained by removing the oxide film on the surface after ion implantation of high-concentration As ions for forming the source region and then replacing the oxide film. Therefore, it is possible to prevent variations in the erasing characteristics. By performing the oxidation treatment after the above-described ion implantation, dangling bonds in the oxide film can be reduced, and the leak current can be prevented or reduced.

【0115】(4)ソース領域とフローティングゲート電
極との間の重なりを確実に得ることができるため、消去
特性のバラツキをなくすことができる。
(4) Since the overlap between the source region and the floating gate electrode can be reliably obtained, variations in the erasing characteristics can be eliminated.

【0116】(5)フローティングゲート電極下でのソー
ス領域の導電性付与物質の濃度を制御性良く高めること
ができるため、消去動作時に、半導体基板表面での反転
層の形成あるいは空乏層の拡がりによる影響を少なく
し、ゲート絶縁膜を介してのみ消去電界の印加が行われ
るようにしてトンネル電流を増大させ、これにより消去
特性とくに消去速度を高めさせることができるようにな
る。
(5) Since the concentration of the conductivity-imparting substance in the source region under the floating gate electrode can be increased with good controllability, an inversion layer is formed on the surface of the semiconductor substrate or a depletion layer spreads during the erasing operation. The influence is reduced and the tunneling current is increased by applying the erasing electric field only through the gate insulating film, whereby the erasing characteristics, particularly the erasing speed, can be increased.

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

【図1】本発明のEEPROMのメモリセルアレイ部及
び周辺回路の一部の等価回路図。
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a part of a memory cell array portion and peripheral circuits of an EEPROM of the present invention.

【図2】メモリセルアレイ部の要部平面図。FIG. 2 is a plan view of a main part of a memory cell array unit.

【図3】メモリセル及び周辺回路用Nチャンネル,Pチ
ャンネルMISFETの断面図。
FIG. 3 is a sectional view of N-channel and P-channel MISFETs for a memory cell and a peripheral circuit.

【図4】メモリセルのゲート部分の拡大図。FIG. 4 is an enlarged view of a gate portion of a memory cell.

【図5】EEPROMの製造工程を示す断面図。FIG. 5 is a sectional view showing a manufacturing process of the EEPROM.

【図6】EEPROMの製造工程を示す断面図。FIG. 6 is a sectional view showing a manufacturing process of the EEPROM.

【図7】EEPROMの製造工程を示す断面図。FIG. 7 is a sectional view showing a manufacturing process of the EEPROM.

【図8】EEPROMの製造工程を示す断面図。FIG. 8 is a sectional view showing a manufacturing process of the EEPROM.

【図9】EEPROMの製造工程を示す断面図。FIG. 9 is a sectional view showing a manufacturing process of the EEPROM.

【図10】EEPROMの製造工程を示す断面図。FIG. 10 is a sectional view showing a manufacturing process of the EEPROM.

【図11】EEPROMの製造工程を示す断面図。FIG. 11 is a sectional view showing a manufacturing process of the EEPROM.

【図12】EEPROMの製造工程を示す断面図。FIG. 12 is a sectional view showing a manufacturing process of the EEPROM.

【図13】EEPROMの製造工程を示す断面図。FIG. 13 is a sectional view showing a manufacturing process of the EEPROM.

【図14】EEPROMの製造工程を示す断面図。FIG. 14 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the EEPROM.

【図15】EEPROMの製造工程を示す断面図。FIG. 15 is a sectional view showing a manufacturing process of the EEPROM.

【図16】EEPROMの製造工程を示す断面図。FIG. 16 is a sectional view showing a manufacturing process of the EEPROM.

【図17】EEPROMの製造工程を示す断面図。FIG. 17 is a sectional view showing a manufacturing process of the EEPROM.

【図18】EEPROMの製造工程を示す断面図。FIG. 18 is a sectional view showing a manufacturing process of the EEPROM.

【図19】EEPROMの製造工程を示す断面図。FIG. 19 is a sectional view showing a manufacturing process of the EEPROM.

【図20】本発明の第2の実施例を示す断面図。FIG. 20 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention.

【図21】本発明の第2の実施例を示す断面図。FIG. 21 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention.

【図22】本発明の第3の実施例を示す断面図。FIG. 22 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention.

【図23】第3の実施例のEEPROMの製造工程を示
す断面図。
FIG. 23 is a sectional view showing the manufacturing process of the EEPROM of the third embodiment.

【図24】第3の実施例のEEPROMの製造工程を示
す断面図。
FIG. 24 is a sectional view showing the manufacturing process of the EEPROM of the third embodiment.

【図25】第3の実施例のEEPROMの製造工程を示
す断面図。
FIG. 25 is a sectional view showing the manufacturing process of the EEPROM of the third embodiment.

【図26】第3の実施例のEEPROMの製造工程を示
す断面図。
FIG. 26 is a sectional view showing the manufacturing process of the EEPROM of the third embodiment.

【図27】第3の実施例のEEPROMの製造工程を示
す断面図。
FIG. 27 is a sectional view showing the manufacturing process of the EEPROM of the third embodiment.

【図28】第3の実施例のEEPROMの製造工程を示
す断面図。
FIG. 28 is a sectional view showing the manufacturing process of the EEPROM of the third embodiment;

【図29】第3の実施例のEEPROMの製造工程を示
す断面図。
FIG. 29 is a sectional view showing the manufacturing process of the EEPROM of the third embodiment.

【図30】第3の実施例のEEPROMの製造工程を示
す断面図。
FIG. 30 is a sectional view showing the manufacturing process of the EEPROM of the third embodiment;

【図31】第3の実施例の変形例を示す断面図。FIG. 31 is a sectional view showing a modification of the third embodiment.

【図32】本発明のEEPROMを適用したマイクロコ
ンピュータチップのレイアウト図。
FIG. 32 is a layout diagram of a microcomputer chip to which the EEPROM of the present invention is applied.

【符号の説明】 Qm…メモリセル、Qp,Qn…周辺回路用MISFE
T、1…半導体基板、4…素子分離用絶縁膜、6…第1
ゲート絶縁膜、7…フローティングゲート電極、8…第
2ゲート絶縁膜、9…コントロールゲート電極(メモリ
セル部)、ゲート電極(周辺回路部)、11,12…ソー
ス領域(メモリセル)、14…ドレイン領域(メモリセ
ル)、17…サイドウォール、20,21…層間絶縁
膜、23…配線、15,18…周辺回路用Nチャンネル
MISFETのソース・ドレイン領域、16,19…周
辺回路用pチャンネルMISFETのソース・ドレイン
領域、24…低濃度領域。
[Description of Signs] Qm: memory cell, Qp, Qn: MISFE for peripheral circuit
T, 1 ... semiconductor substrate, 4 ... insulating insulating film, 6 ... first
Gate insulating film, 7 floating gate electrode, 8 second gate insulating film, 9 control gate electrode (memory cell portion), gate electrode (peripheral circuit portion), 11, 12 source region (memory cell), 14 Drain region (memory cell), 17 ... sidewall, 20, 21 ... interlayer insulating film, 23 ... wiring, 15, 18 ... source / drain region of N-channel MISFET for peripheral circuit, 16, 19 ... p-channel MISFET for peripheral circuit 24, low-concentration regions.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久米 均 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所武蔵工場内 (72)発明者 山本 英明 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (72) Inventor Hitoshi Kume 5-20-1, Kamizuhoncho, Kodaira-shi, Tokyo Inside Musashi Plant of Hitachi, Ltd. (72) Inventor Hideaki Yamamoto 1-280 Higashi-Koigabo, Kokubunji-shi, Tokyo Address: Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1の絶縁膜へのトンネル現象を利用して
ソース領域から情報の消去を行うMISFET型の不揮
発性メモリセルを有する半導体集積回路装置において、 (1)半導体基板の表面に第1の絶縁膜を介して設けら
れた浮遊ゲート電極 (2)上記浮遊ゲート電極上に第2の絶縁膜を介して設
けられた制御ゲート電極 (3)上記半導体基板表面の前記浮遊ゲート電極及び制
御ゲート電極の両端部に設けられた上記MISFETの
ソース、ドレイン領域として働く第1及び第2のn型半
導体領域を有し、前記浮遊ゲート電極はコーナー部での
電界集中を緩和する形状をしていることを特徴とする半
導体集積回路装置。
1. A semiconductor integrated circuit device having a MISFET type nonvolatile memory cell for erasing information from a source region by utilizing a tunnel phenomenon to a first insulating film. (1) a floating gate electrode provided via an insulating film; (2) a control gate electrode provided on the floating gate electrode via a second insulating film; The semiconductor device has first and second n-type semiconductor regions serving as source and drain regions of the MISFET provided at both ends of the gate electrode, and the floating gate electrode has a shape for alleviating electric field concentration at a corner. A semiconductor integrated circuit device.
【請求項2】第1の絶縁膜へのトンネル現象を利用して
ソース領域から情報の消去を行うMISFET型の不揮
発性メモリセルを有する半導体集積回路装置において、 (1)半導体基板の表面に第1の絶縁膜を介して設けら
れた浮遊ゲート電極 (2)上記浮遊ゲート電極上に第2の絶縁膜を介して設
けられた制御ゲート電極 (3)上記半導体基板表面の前記浮遊ゲート電極及び制
御ゲート電極の両端部に設けられた上記MISFETの
ソース、ドレイン領域として働く第1及び第2のn型半
導体領域を有し、前記浮遊ゲート電極は前記MISFE
Tのチャネル方向で、前記制御ゲート電極よりも大であ
り、前記ソース領域の第1の半導体領域は、前記MIS
FETのチャネル方向で前記制御ゲート電極にオーバー
ラップしていることを特徴とする半導体集積回路装置。
2. A semiconductor integrated circuit device having a MISFET type nonvolatile memory cell for erasing information from a source region by utilizing a tunnel phenomenon to a first insulating film. (1) a floating gate electrode provided via an insulating film; (2) a control gate electrode provided on the floating gate electrode via a second insulating film; The semiconductor device includes first and second n-type semiconductor regions provided as source and drain regions of the MISFET provided at both ends of the gate electrode, and the floating gate electrode includes the MISFE.
In the channel direction of T, the first semiconductor region of the source region, which is larger than the control gate electrode,
A semiconductor integrated circuit device overlapping the control gate electrode in a channel direction of an FET.
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