JPS60167376A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Publication number
JPS60167376A
JPS60167376A JP2218184A JP2218184A JPS60167376A JP S60167376 A JPS60167376 A JP S60167376A JP 2218184 A JP2218184 A JP 2218184A JP 2218184 A JP2218184 A JP 2218184A JP S60167376 A JPS60167376 A JP S60167376A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
floating gate
control gate
substrate
gate
memory cell
Prior art date
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Pending
Application number
JP2218184A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshihisa Mizutani
水谷 嘉久
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2218184A priority Critical patent/JPS60167376A/ja
Publication of JPS60167376A publication Critical patent/JPS60167376A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体装Tiζこ関し、詳しくは浮遊ゲートと
制御ケートとを備えたBPROM或いはE E PRO
Mのメモリセルとして用いられる半導体記憶装置に係る
〔発明の技術的背景とその問題点〕
例えばEEPROM#こ使扇さ11るメモリセルとして
は、従来より第1図に示す構造のものが知られている。
即ち、図中の1はp型の単結晶シリコン基板であり、こ
の基板1表面にはフィールド酸化膜2が選択的に設けら
れている。このフィールド酸化膜2で分離された島状の
基板1領域には互に電気的に分離されたn 型のソース
、 −ドレイン領域3,4が設けられており、かっこれ
ら領域3,4を含む基板1佃域上にはゲート酸化膜5を
介してフローティングゲート6が設けら孔ている。また
、フローティングゲート6上には絶縁膜7を介してコン
トロールゲート8が設けられている。そして、コントロ
ールゲー18を含む全面には層間絶縁膜9が被覆されて
おり、かつ該P3縁膜9上にはコンタクトホールを介し
て前記ソース、ドレイン領域3,4に接続するソース電
極10. ドレイン電極11が夫々設けられている(図
中のA部)。一方、前記島状基板1領域に隣接してつな
がった基板1領域表面には、第1図に示す如く前記ドレ
イン領域4の延出部であるn+型拡散領域4′が設けら
れて2つ、かつ該拡散領域4′上には絶縁薄膜12を弁
して前記フローティングゲ−トロの延出一部6′が設け
られている。こうしりn+型拡散領域4′、絶縁薄膜1
2及びフローティングゲートの延出部6’&こより図中
のB部のIVIIOSキャパシタを構成している。
また、EPROMに使用されるメモリセルQこついても
、構造はほとんど同じであり、ただ第1図においてB部
がない点のみが異なっている。
このような構造のメモリセルにおいては、フローティン
グゲートの電位(Vf)は次式で与えられる。
但し、Qfはフローティングゲート中に存在するチャー
ジ量、Cd 、 Cg、 cb、 C,は夫々フローテ
ィングゲートとドレイン、コントロールゲート、基板、
ソースとの間に存在する各端、■d。
Vg r Vb、 Vsは夫々ドレイン、コントロール
ゲート、基板、ソースの電位である。なお、EEFRO
Mセルの場合はCdの内に第1図のB部のMOSキャパ
シタの容量も含む。
ところで、上述したメモリセルのフローティングゲート
の電位は、情報の書込み、消去及び読出しの際に1要な
役割を果すものであり、コントロールゲートの電位によ
り適格に制御されなければならない。したがって、かか
るメモリセルを設計する場合には、コントロールゲート
に印加した電位が効率よくフローティングゲートの電位
に反映するようにすることが必要である。このためζこ
は、前述した(1)式中のCgの値をCd 、 Cb、
 C8に較べて大きくすればよい。しかしながら、その
ためにはフローティングゲートとフントロールゲートと
の重なり面積を大きくする必要があり、メモリセルの置
果槓化を達成する上で大きな障害と、咳っていた。
〔発明の目的〕
本発明はメモリセルの面積を増大させることなくフロー
ティングゲートとコントロールケートとの改なり面積を
増大させ、フローティングケーr−ヲコントロールゲー
2こより適格に制御できる半導体装置を提供しようとす
るものである。
〔発明の概要〕
本発明は半導体基板のフィールド領域の一部に溝部を設
け、この溝部門でフローティングゲートの一部とコント
ロールゲートの一部が道なるような構造にすることによ
って、メモリセルが占める基板表面の面積を増加させる
ことなく、フローティングゲートとコントロールゲート
との重なり面積を増大させた半導体装置を得ることを骨
子とするものである。
〔発明の冥施例〕
欠に、不発明の実施例を第2図(at〜(gl及び第3
図に示す製造方法を併記して説明する。な8、第2図中
の左迎j部分6ま第3図のメーX断面、右側部分は同第
3図のイーイ断面に対応している。
(1)まず、p戚シリコン基板101を選択酸化して該
基板10ノの表面を島状に分離するためのフィールド酸
化膜(フィールド領域)1o2を形成した(第2図(a
1図示)。つづいて、フィールド酸化膜102を含む基
板101表1ffi &こ【11部形成予足部が開口さ
れたレジストパターン103を写真蝕刻法により形成し
た後、該レジストパターン103をマスクとして異方性
エツチング法、例えば反応性イオンエツチング法により
フィールド酸化膜102、更1こシリコン基板10ノの
表面領域を選択的にエツチングして;喘1.2μm1深
さ3〜5μmの溝部104を形成した(第2図(b)図
示)。
((1)次いで、レジストパターン103を除去しり後
、900〜1000℃のドライ酸素中で熱酸化を施して
島状の基)fi101表面及び溝部104内面に夫々厚
さz5oXH度の酸化膜105 、 Z 06を成長さ
せた(第2図(c1図示)。
なお、g E P )1. O’、’lのメモリセルを
製作する場合は、前述した第1−のB部に対応する部分
を形成するために、この工程で酸化jい105の一部を
除去し、再度、900〜1000℃のドライ酸素中で熱
酸化してその部分に100X程度の酸化膜を形成する。
(111)次いで、全面K L PCVD 7i1+c
 ヨり厚す3000人のn又はp型不純物をドープした
多結晶シリコン膜を堆積し、こわをパターニングして島
状の基板101領域から/74部104内面船こ亘る誦
所ニフローテインゲゲート1θ7を形成した。
この時、フローティングゲート107の厚さは、溝部1
04の幅の%より十分に薄いため溝部104の梁間は埋
めつくされることはない。つづいて、フィールド酸化膜
102及びフローティングゲート1θ7をマスクとして
n型不純・隠例えは砒素を打込みエネルギ50 KeV
、ドーズ’4(I X 1015/ cdの条件でイオ
ン注入した(第2図(d+図示)。
(1v)仄いで、900〜1000 ℃の酸化雰囲気中
で熱酸化した。この時、第2図(e)に示す710<多
結晶シリコンからなるフローティングゲート1070局
面にj厚さ5oonの醇化膜10Bが成長すると共に、
イオン注入された砒素が油性化さnてn十型のソース、
 ドレイン領域109゜110が形成さ眉、た。
(V)次いで、全面にLPCVD法により厚さ3500
大のn又はp型不純物をドープした多結晶シリコン嘆を
堆積した後、パターニング′して溝部104を含む周辺
にコントロールゲート111を形成した。この時、コン
トロールゲート111のフ處さはフローティングゲート
107等が形成さnた溝部104の残存開口幅の%より
充分に厚いために前部104は埋めつくさnた(第2図
(f1図示)。つづいて、全面にCVD法により8i0
2膜112を堆積し、コンタクトホール113.113
を開孔した後、ソース、ドレインのhe配装fJ114
,115を形成してメモリセルを製造した(第21F(
g)、第3図図示)。
本発明のメモリセルは、第2図(g)及び第3図に示す
如くp型シリコン基板1014こ選択曲に設けられたフ
ィールド酸化膜102と、このフィールド酸化膜102
の一部に該酸化膜lθ2を貫通し、基板101内部まで
達して設けられた溝部103と、前記フィールド酸化膜
102で分離された島状の基板101領域表面に互に電
気的に分離じて設けられたn+型のソース及びドレイン
領域109,110と、こわらソース、ドレイン領域1
09,110間のチャンネル領域上に、酸化膜105を
弁して設けられ、かつ一端側が前記溝部104内面に酸
化膜106をと、溝部104を含む周辺に位1唯し、該
溝部104内のフローティングゲートIO,7と酸化膜
JOBを介して噴肩されたコントロールゲート111と
から構成されている。
しかして、本発明によれば溝部104内部にフローティ
ングゲート107及びコントロールゲート11)が酸化
膜108を介して埋設されているため、メモリセルが占
める基板101表面の面積を増加させることなく、フロ
ーティングゲート107とコントロールゲート111と
の重なり面積を増大できる。しかも、必要に応 ・じて
溝部104の深さを深くすることにより、フローティン
グゲート102とコントロールゲート111の重なり面
積を任意に増力口できる。
したがって、メモリセルを微細化できると共に、フロー
ティングゲート107をコントロールゲート111によ
り適格に制御でき、書き込み、消去、並びに読出し動作
を安定的に行なえる亮信頼性のEEFROM等を得′る
ことかできる。
なお、上記実施例ではコントロールゲートがフローティ
ングゲート上に溝部付近で積層した構造になっているが
、コントロールゲート醗こよってフローティングゲート
を完全に覆う構造にしてもよい。
上1ご実施向では第2図(clにおいてトランジスタ部
のゲート酸化膜105と溝部104内面の酸化膜lθ6
を同時りこ形成しているが、夫々別個l・こ形成するこ
とにより、各々の厚さを異ならしめるようlこしてもよ
い。このような方法を採用すれば、構部内面の酸化膜の
厚さをトランジスタ部のしきい′:直7・こ1′B存せ
ずに厚くすることができ、こイ1によってフローティン
グゲート七基板間lこ形成される容f、&cbを減少で
き、ひいてはフローティングゲートに対するコントロー
ルゲートの疏位の伝達効率をより増加させることができ
る。
上記実施例ではnチャンネルのメモリセルについて説明
したが、pチャンネルのメモリセルにも同様に適用でき
る。
上記実施例ではシリコン基板上lこメモリセルを造った
場合について諧明したが、他の半導体基板、例えばGe
、 GaASなどについても同様に適用でさ、(Oこけ
絶縁基板上に半導体膜を設けたもの、例えばSOS基板
にも同様に適用できる。
〔発明の効果〕
以上詳述した7口く、本発明によればメモリセルが占め
る基板表面の面積を増加させることなく、フローティン
グゲートとコントロールケートとの重なり面積を工■大
させてフローティングゲートをコントロールゲートによ
り適格に制御でき、ひいては高集積度で16報の幡込み
、徊去などを女定かつ信頼性よく行なうことが可能なE
PROM、EEPROM等の半導体装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1肉は従来のEEPROMのメモリセルの断面図、第
2図(al〜(g)は本発明の実施例のメモリセルを得
るための」製造工程を示すkrn図、第3図は第2図(
glの平面図である。 101°”p型シリコン基叛、102・・・フィールド
酸化膜、104・・・溝部、107・・・フローティン
グゲート、108・・・酸化膜、109・・・n十型ソ
ース領域、110・・・n生型ドレイン領域、111・
・・コントロールケート。 出願人代理人 升埋士 鈴 江 武 彦第1図 第3図 第2図 第2図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型の半導体基板と、この半導体基板の表
    面に選択的に設けられたフィールド領域と、このフィー
    ルド領域の一部に設けら11た溝部と、前記フィールド
    領域で分離された島状の素子領域表面0こ互に電気的に
    分離して設けられた第2導電型のソース及びドレイン領
    域と、少なくとも前記ソース、ドレイン領域間のチャン
    ネル伽域上に絶縁膜を弁じて設けられると共に、一端側
    が前記溝部内面に絶縁膜を介して埋め込まれた浮遊ゲー
    トと、少なくとも前記溝部内の浮遊ゲート部分に絶縁膜
    を弁して積層された制御ゲートとを具備したことを特徴
    とする半導体装置。
  2. (2) 溝部山に位置する浮遊ゲートは、該溝部空間を
    埋めつくさない状態となるように厚さが設定されている
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装
    置。
  3. (3) 溝部内に位置する制御ゲートは、該溝部空間を
    埋めつくす状態となるよう船こ厚さが設定されているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装置
JP2218184A 1984-02-09 1984-02-09 半導体装置 Pending JPS60167376A (ja)

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