JPS5910074B2 - 半導体不揮発性記憶装置 - Google Patents

半導体不揮発性記憶装置

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JPS5910074B2
JPS5910074B2 JP7573205A JP7320575A JPS5910074B2 JP S5910074 B2 JPS5910074 B2 JP S5910074B2 JP 7573205 A JP7573205 A JP 7573205A JP 7320575 A JP7320575 A JP 7320575A JP S5910074 B2 JPS5910074 B2 JP S5910074B2
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JP
Japan
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insulating film
film
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memory device
semiconductor
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JP7573205A
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JPS51150284A (en
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良昭 神垣
勝忠 堀内
隆旦 萩原
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/10Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
    • H10D62/13Semiconductor regions connected to electrodes carrying current to be rectified, amplified or switched, e.g. source or drain regions
    • H10D62/149Source or drain regions of field-effect devices
    • H10D62/151Source or drain regions of field-effect devices of IGFETs 
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D64/00Electrodes of devices having potential barriers
    • H10D64/60Electrodes characterised by their materials
    • H10D64/66Electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator, e.g. MIS electrodes
    • H10D64/68Electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator, e.g. MIS electrodes characterised by the insulator, e.g. by the gate insulator
    • H10D64/681Electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator, e.g. MIS electrodes characterised by the insulator, e.g. by the gate insulator having a compositional variation, e.g. multilayered

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  • Non-Volatile Memory (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気的に情報の書込みおよび消去が可Z能で、
かつ情報の保持に外部より電力を与える必要のない記憶
効果をもつ半導体装置に関するもので、特にゲート電極
下の絶縁膜と浮遊ゲート電極の構造の改良に関するもの
であつて、集積回路化可能ならびにその製造工程が簡易
化された半導体不揮発生記憶装置に関する。
本発明はたとえば第1図に示したような二層ゲート絶縁
膜をもつ浮遊ゲート方式の記憶素子を与える。
すなわち第1図に与えた記憶素子では、ゲート絶縁膜T
および8と浮遊ゲート6とがチャネル領域4と同一形状
でしかも同一重な力位置に設けられており、チャネル領
域4上の構造は一様であり)しかもソース領域2および
ドレン領域3と浮遊ゲート6との重なり部分は存在して
いない。以下本発明を図面および実施例によつてさらに
詳細に説明するが、これらは例示にすぎず、本発明の精
神を逸脱することなくいろいろな変形があり得ることは
勿論である。また説明の都合上、図面は要部を拡大して
示してあるので注意を要する。第2図乃至第4図および
第1図は本発明による記憶素子の一実施例を示し、第1
図に示した構造を実現する工程を説明するものである。
また本実施例は直接トンネル注入型浮遊ゲート方式の記
憶素子に関するものであるが、製造工程においてその仕
様条件を少し変えるのみで、他の方式すなわちフアウラ
ー・ノードハイム・トンネル注入型浮遊ゲート方式の記
憶素子が容易に実現されることは明らかである。本発明
の主旨はゲート絶縁膜Tおよび8と浮遊ゲート6とをチ
ャネル領域と同一形状で同一重なち位置に形成するとこ
ろにあV)その製造工程も従来の記憶素子の製造工程に
くらべて簡易化されている。半導体基板1は、P導電型
、比抵抗10Ω・訓面方位(100)面のシリコン基板
である。
第2図は、半導体基板1上に、酸素ガスと窒素ガスの流
量比が10−2の酸化雰囲気中、1000℃で15分間
熱酸化をおこない厚さ27λの熱酸化膜5を形成し、し
かる後半導体基板1をすみやかにシリコン薄膜形成装置
内に移し、上記熱酸化膜5上全面に多結晶シリコン薄膜
6を形成する。シリコン薄膜形成装置においては、N2
ガス30t/MinsAr希釈の401)SiH4ガス
0.2t/Minよりなる割合の混合気体を横型反応管
中の基板1の位置に導入し、温度600℃でSiH4→
Si+2H2 なる反応を生ぜしめ、約750人の多結晶シリコン薄膜
6を形成する。
上記の条件における薄膜6の堆積速度は75人/Min
である。しかる後、上記半導体基板1を湿式熱酸化炉に
挿入し、上記多結晶シリコン薄膜6上全面を酸化し、上
記薄膜6の一部をシリコン酸化膜とし、絶縁膜7を形成
する。上記第1ゲート絶縁膜7に用いるシリコン酸化膜
の形成には酸素ガスを90℃に加熱した脱イオン純水中
を通過させたものを酸化炉に導く、いわゆる湿式酸化法
を用い、酸化温度800℃で15分間上記薄膜6を酸化
させ、第1ゲート絶縁膜7であるシリコン酸化膜を20
0λ形成する。しかる後上記半導体基板1を、従来の半
導体製造技術にしたがつて、第2ゲート絶縁膜8として
シリコン窒化膜が500人となるように堆積する。本実
施例において、第2ゲート絶縁膜8として用いる材料が
、同時に酸化を防止する材料であることについてはシリ
コン窒化膜を用いることが可能であり1シリコン窒化膜
が酸化防止材料であることについては、たとえば雑誌「
電子材料」1973年11月号において「選択酸化(S
OP)法によるMOSLSI」の記事に詳細に述べられ
ている。以上第2図に示してある構造を実現する工程を
説明したが、これまでの工程では一度もホト・エツチン
グ工程を経ていない。以下述べることから明らかになる
であろうが、第2ゲート絶縁膜8として酸化を防止する
材料を用いたのは、上記絶縁膜8をマスクとして拡散工
程や酸化工程を終る際チヤネル領域上の構造がそれらの
製造工程によつて影響を受けないためである。すなわち
、上記絶縁膜8は以下に述べるように拡散マスクおよび
酸化マスクとして用いられている。第3図は、第2図の
構造を実現した後、チヤネル領域4に相当する基板1上
に、公知の半導体製造技術を用いて、ホト・エツチング
技術によつて第2図において形成した薄膜5乃至8を残
し、しかる後、絶縁膜8をマスクにして従来の拡散技術
を利用してn型不純物を選択拡散し、ソース領域2およ
びドレン領域3を形成する工程までを説明している。
第4図は、第3図の構造を実現した後、上記半導体基体
1を湿式酸化法により酸化温度920℃で30分間酸化
をおこない厚さ1500λの熱酸化膜10をソース領域
2およびドレン領域3上に形成する。
このとき、第2ゲート絶縁膜8として用いた窒化シリコ
ン膜は酸化を防止する材料になつていることから、この
絶縁膜8上には新たに酸化膜は成長しないか、あるいは
成長していても極めてその成長速度が遅いため、絶縁膜
8上に成長する酸化膜11は極めて薄い。この酸化膜1
1は;;草吟=畢↓:2:′.′.二!3““゛しかる
後、従来の半導体製造技術にしたがつて接触孔のホト・
エツチングをおこなつてから、全面にAl金属を蒸着し
、しかる後写真触刻法を用いて、電極9を形成したのが
第1図に説明されている。以上述べてきた製造方法にし
たがつて、本発明が提供するところの第1図に示した新
規な構造の半導体装置が実現できた。
上記した実施例では、本発明の主旨を説明する要部のみ
に着目して、その製造工程を述べたが、本発明の記憶素
子の製造方法によれば、集積回路化する場合についても
その製造工程は従来の半導体製造工程よりも容易である
ことに変bはない。すなわち、第2ゲート絶縁膜として
用いた材料が、フイールド酸化膜形成用マスク、チヤネ
ル・ストツパ不純物拡散用マスク、およびアクテイブ領
域不純物拡散用マスクとして使用されるために、ホト・
エツチング工程が極めて省略化されている。第5図乃至
第9図に、本発明が製造工程の容易化に寄与する利点に
ついて簡単に述べて卦く。
第5図は、半導体基板1上に、熱酸化膜5を形成し、し
かる後多結晶シリコン薄膜6を形成し、しかる後1層目
ゲート絶縁膜7を形成し、しかる後酸化を防止する材料
からなる2層目絶縁膜8を形成し、しかる後ホト・エツ
チング工程によ虱アクテイブ領域に上記形成した膜5乃
至8を残したところまでを示している。第6図は、半導
体基板1を酸化し、フイールド酸化膜12を形成し、し
かる後チヤネル・ストツパ拡散層13を形成したところ
までを示している。
第7図は、ホト・エツチング工程によ虱チヤネル領域4
に上記形成した膜5乃至8を残し、しかる後、ソース領
域2およびドレン領域3に不純物拡散をおこなつたとこ
ろまでを示している。第8図は、半導体基板1を酸化し
、ソース領域2およびドレン領域3上に酸化膜10を形
成したところまでを示している。第9図は、ホト・エツ
チング工程により1接触孔を形成し、しかる後電極破線
用金属を蒸着し、しかる後ホト・エツチング工程により
電極9,14,15を形成し、記憶素子を完成したとこ
ろまでを示している。
第5図乃至第9図における説明で明らかなように本発明
の実施例においてはホト・マスクを使用する回数は4回
であり1したがつてマスク合わせの回路は3回とな択従
来の半導体製造技術にくらべて、格段と容易化されてい
る。
また本記憶素子の製造工程には、選択酸化およびセルフ
・アライン拡散の工程が含まれているので、記憶素子の
製造にあたつてはチヤネル領域等要部の寸法にズレ誤差
の発生する心配がなくなつている。したがつて記憶素子
の超微細化にも向いており集積回路化にあたつては極め
て有効となつている。さらに本発明の主旨であるところ
の記憶特性が変動する疲労現像が解消されていることや
チヤネル領域構造の一様性が実現されていることから素
子の設計、解析が簡単化されている。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明が提供するところの2重ゲート絶縁膜構
造の記憶素子の断面を示す図、第2図乃至第4図は本発
明の記憶素子の要部の製造工程を説明する図、第5図乃
至第9図は本発明の記憶素子を集積回路化するときその
構成単位となる単体素子の製造工程を説明する図である

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 一導電型の半導体ウェハの所定の領域に反対導電型
    のドレン領域とソース領域と、上記ドレン領域とソース
    領域に挾まれたチャネル領域に接し、その表面を少なく
    とも覆うごとく設けられた絶縁膜上に、外部から絶縁さ
    れた浮遊ゲート電極と、少なくとも上記電極表面を覆う
    ような絶縁膜として2種類以上の異種絶縁膜の重ね合わ
    せ膜とを具備する記憶効果を持つ半導体不揮発性記憶装
    置において、上記重ね合わせ膜の少なくとも一絶縁膜と
    上記浮遊ゲート電極とが上記チャネル領域と同一形状で
    しかも同一重なり位置に設けられていることを特徴とす
    る半導体不揮発性記憶装置。
JP7573205A 1975-06-18 1975-06-18 半導体不揮発性記憶装置 Expired JPS5910074B2 (ja)

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JPS54109784A (en) * 1978-02-16 1979-08-28 Nec Corp Manufacture of semiconductor device
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