JPS6021531A - 不揮発性半導体メモリ - Google Patents

不揮発性半導体メモリ

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Publication number
JPS6021531A
JPS6021531A JP58127710A JP12771083A JPS6021531A JP S6021531 A JPS6021531 A JP S6021531A JP 58127710 A JP58127710 A JP 58127710A JP 12771083 A JP12771083 A JP 12771083A JP S6021531 A JPS6021531 A JP S6021531A
Authority
JP
Japan
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film
moisture resistance
semiconductor device
ultraviolet ray
absorption end
Prior art date
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Pending
Application number
JP58127710A
Other languages
English (en)
Inventor
Michio Fujimoto
藤本 道夫
Masayoshi Mochizuki
望月 正良
Shozo Hosoda
細田 正蔵
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.)
Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Microcomputer Engineering Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Hitachi Microcomputer Engineering Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS6021531A publication Critical patent/JPS6021531A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/0217Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon nitride not containing oxygen, e.g. SixNy or SixByNz

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】 〔技術分野〕 ゛ 本発明は、紫外線照射によるデータ消去を特徴とする不
揮発性メモリ半導体装1に関し、特に、該半導体装ft
のファイナルパッシベーションMK関する。
〔背景技術〕
紫外線照射によるデータ消去を特徴とするFAMOS 
(FLoating gate AvaLancheM
etalOtside Sem1condactor 
)型E’PROM(UV Erasable and 
ProgramableReadOnly Memor
y ) のような不揮発性メモリ半導体装置のファイナ
ルパッジベージ目ン膜として素子表面に対して紫外線照
射によるデータ消去が可能のように紫外線を透過するこ
とが可能なシリコン酸化膜(Sin、膜)を使用するこ
とが考えられる。これらのメモリ半導体装置は、耐湿性
の点を考慮して、セラミ、り型パッケージに封止し、そ
の信頼性の向上を図るように構成されて来た。しかしな
がら、七ラミlり型パッケージの使用は、メモリ半導体
装置の生産コストの面で望しいものではなかった。
従って、本発明者は、不揮発性メモリ半導体装置の生産
コストを低減化するために、及びEFROM市場の動向
に追随するために従来のセラミック型パッケージの使用
から、プラスチックモールド型(レジンモールド型)パ
ンケージの使用を検討した。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、不揮発性メモリ半導体装置をプラスチ
ックモールド型パッケージにした場合の耐湿性の向上を
図るとともに半導体素子にデータ消去に必要な紫外線波
長を効果的に透過させることが可能な素子保護膜を提す
ることにある・本発明はプラスチックモールド型パッケ
ージ内に組み込まれる半導体素子の素子保護膜としてプ
ラズマ気相化学反応によって形成されるプラズマ嘘化シ
リコン膜(以下、この膜をP−8iN)IQと称する)
をメモリ半導体装置に採用したもσ)である。P−8i
N膜は、通常、紫外線を透過しにくいと信じられていた
ものを、本発明者の検討によりメモリ半導体装置に採用
可能にしたものである。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および、添付図面からあきらかになるでお
ろう。
〔発明の概要〕
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
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわちフローティングゲート上にチャージしている電
荷を励起するに足る紫外線を透過し、かつ、素子の耐湿
性な保証し得る吸収端波長を260nm〜320ロmに
制限したP−8iN膜を素子のファイルパッシベーショ
ン膜として形成することにエリ、不揮発性メモリ半導体
装置のプラスチックモールド型パッケージ化を可能にす
るものである。
〔実施例〕
一般に、FAM心S型EPROM半導体装置のデータ消
去は、フローティングゲートにチャージきれている着荷
を紫外線照射による光電効果の作用を利用1〜ることに
Iす、励起して行なう。励起に必要なエネルギーは、フ
ローティングゲートに存在する個々の電子のエネルギー
によって異なるが、その範囲はある一定の範囲に存在す
ると考えら刊、ている。従って、光電効果の原理から電
子を真空準位まで励起させるのみ必要な波長エネルギー
を持った光を照射することに工ってフローディングゲー
トにトラップされている電子を励起させることで、メモ
リ内のデータが消去される。この理論を裏づけるP−8
iN膜の吸収端波長とそのフローティングゲート上0)
11t子を励起し、データを消去する着での紫外線照射
時間の関係を探る実験によれば、吸収端波長とデータを
消去する−までの紫外線照射時間の関係は吸収端波長が
長いほど、紫外線照射時間が長くなる仙向を示ず。特罠
、吸収端波長が3201m以上になると紫外線透過率が
低下するため紫外線照射時間が急赦に増加−i−る傾向
を示す。以上のことから、フローティングゲートに存在
する電子を最も効果的に励起し得るファイナルパッジベ
ージ望ン膜の吸収端波長が決定される。実験によれば、
ファイナルパッシベーション膜の本来の特質を損わずか
つ、電子励旬な効果的に行なわさせるためにP−8iN
膜の吸収端波長を、上限を320nmに、下限を260
nmニ設定することが望しい。
本発明者は、このような吸収端波長な持つP −8iN
換を形成できることを見い出した。このとき耐湿性とク
ラ1.り(割れ目)等を考慮して形成すれば、輩外線透
過可能で耐湿性の優れたパ、シペーション膜をP−8i
N膜で作成可能でわる。
以下、本発明者が明らかにしたmt湿性とクラックの問
題について説明する。
モールドクラック(レジン内に発生する割れ目)、ポン
ディングクラック(ボインデインクパッド部に発生する
割れ目)発生は、ファイナルバ・ノシベーシ目ン膜の厚
さに起因する。P−8iNlliとモールドクラック、
ボンディングクラック発生の実i1[よれば、モールド
クラック、及びボッディングクラックは、膜厚が薄い程
発生し易い順向にある。特に、ポンディングクラックは
、膜厚1.0μmを境にして、不良発生率の増減が著し
く、1.0μm以上の膜厚においては不良発生率は緩や
かに低下する。従って本発明においては、膜厚の厚さを
約1.0μm付近に決定することが望しいと分かった。
P−8iN膜の吸収端波長と耐湿性の問題において、膜
厚な、モールドクランクとポインディングクラック防止
から一定におさえれば、P−8iN膜の耐湿性は、吸収
端波長に一義的に依存する。
前述のように、P−8iN膜をファイナルパッジベージ
、ン膜として使用する場合1その吸収端波長の上限は定
められており、この上限を超えない範囲で、P−8iN
膜の耐湿性を得る必要がある。一方、耐湿性は吸収端波
長に比例し、吸収端波長が増せば、耐湿性も増大する性
質を示す。本発明者の実験によれば吸収端波長が約26
0nmを境にして耐湿性の優劣が著しく変化し、吸収端
波長、約260 nm以上において1、非常に優れた耐
湿性を示すことが分った。このことにより、吸収端波長
の下限を260 nmと本発明においては制限した。
以上のような実験結果より、PS r N膜を約1μm
付近の厚さに形成し、又、その吸収端波長を260nm
〜32Qnmの間に設定することにより、耐湿性が優れ
、紫外線照射によりフローティング上の電子を励起可能
なファイナルパッシベーション膜を形成することが可能
となる。
又、不発明においては、さらに充分なファイナルパッシ
ベーションの膜厚等な確保するために・酸化シリコン膜
(S i O,膜)等を形成し、2層以上ノファイナル
パッシベーシ日ン膜ヲ形成しても良い。
以下、これを用いた半導体装置な図面な用いて具体的に
説明する。
第1図は、フローティンググー)V有するEPROMメ
モリ半導体装置のメモリセルを示す平面図である。第2
図は、そのメモリセルの素子部の断面図である。P型の
シリコン基板1上には、絶縁ゲート型電界効果トランジ
スタ(FgT)を分離絶縁する酸化シリコン(Sin、
)からなるフィールド絶縁膜2が存在する。このフィー
ルド絶縁膜2によって区切られた矩形の顕職に、N型の
ソース・トレイン層3があり、またソース・トレイン層
の間には、ポリシリコンからなるフローティングゲート
5とコントロールゲート6が存在し、両ゲートの周囲に
は、酸化シリコン膜7が形成されである。リンシリケー
トガラス膜(PSG膜)からなる第1パツシベーシヨン
膜は活性領域を保咥し、トレイン層3上では、アルミニ
ウム配線9がオーミックコンタクトを取っている。11
は、本発明の要点であるP−8iN@から成るファイ、
ナルパッジベージ曹ン膜テする。
本構造においては、P−8iN膜11が約1μn1程度
の膜厚を有しているため、前記の理由で、モールドクラ
ック、ポンディングクラックが充分抑えられる。P−8
iNlliの吸収端波長も26Qnm〜32 Q nm
以内に制限し形成するための波長260n1T1以上の
光が充分透過でき、フローティングゲート5上にチャー
ジしている電子を光電効果で励起し、データの消去を容
易に行なうことが出来る。また、吸収端波長も2600
m以上なので前述の地りWf4ω性にも優れる。この素
子(IC)はプラスチックモールド型バックージに封入
されるO 第3図は、本発明の変形例である。この変形例において
は、ファイナルパッシベーション膜をP−8iNMM一
層にせず、P−8jNj[11以外にシリコン酸化膜(
Siへ膜)12を形成し2ノ傭とする。これは、ファイ
ナルパッシベーション膜の膜厚をP−BIN膜11のみ
ならず、CVD法によるシリコン酸化膜(SムQ膜)1
2によって補った例である。この変形例においても、第
2図と同様に、耐湿性に優れており、また70−ティン
グゲートにチャージしている電子を励起するに必要な紫
外線波長を透過させることが出来る。
以下、本発明の製造方法を具体的に説明する。
(菓子形成工程) まず、P−型単結晶シリコン基板1を用意する。
フィールド絶wk膜2を形成するために、酸化シリコン
膜(Si(4膜、図示せず)と窒化シリコン膜(Si、
N4膜、図示せず)の2層をシリコン基板lの表面圧選
択的に形成″1−る。そして、露出した基板表面を熱酸
化することによって、酸化シリコンから成るフィールド
絶縁膜2な形成する。フィールド絶縁膜形成後、形成の
ために使用した酸化シリコン膜と窒化シリコン膜を除去
し、ゲート絶縁層として勧(清浄な酸化シリコン層4を
形成する。さらにフローティングゲートのためのポリシ
リコン層5を前記酸化シリコン層上に選択的に形成し、
その表面を酸化したのち、フローティンググート上の酸
化シリコン族の上にコントロールゲートのためのポリシ
リコン層6を選択的に形成する。そして、コントロール
ゲート電極60表面を電界集中をなくすために、薄く酸
化し、フローティングゲート5及び、コントロールゲー
ト6とフィールド絶縁膜2をマスクとして、ソース・ド
レイン拡散領域形成のための不純物をソース・ドレイン
領域に導入する。さらに、この導入した不純物を熱拡散
させて拡散領域3を形成する。さらに、層間絶縁膜とし
てのPEG膜8を、ソース・ドレイン領域のコンタクト
ホール9を考慮して選択的に形成する。そ1.て、前記
PSG膜8上にアルミニウム配線10を真空蒸膚法によ
って形成する。
このようにして、1g2図にボされるような素子な形成
する。
(保11J1[:ファイナルパッシペーシ日ン膜形成工
程) 以上のようにして形成さhた1、:PROM型メモリ半
導体装置の素子を保護するために、紫外線透過性と耐湿
性を考慮した本発明のファイナルバッジベージ鰐ン膜を
形成する。
前述のように紫外線透過性と耐湿性ケ考慮したP−8i
N膜12を形成する。この膜は、モールドクラ、ツク、
ボンディングクラックを防止するために膜厚を1μm程
度に形成する。しかし、形成する場合、紫外線透過性と
耐湿性を考慮するため、吸収端波長を25 Q nm〜
320 nmの間に設定する。P −S i NMの吸
収端波長は、膜形成時のシフン(Si′II4’)とア
ンモニア(NHs )の比に比例している。
従って、260nm〜320nmの間に吸収端波長を決
定する場合それに応じた旧I44/NH,比の雰囲気中
でP−8iN膜を形成してやる必要がある。形成された
P−8iNllは上記に説明した理由により、クローテ
インクゲート上にチャージした電子を励起可能な紫外線
を透過し、その一方で充分な耐湿性を′示す。
本発明の変形例である第3図においては、P−8iN膜
11を形成する前に、CVD法(気相化学反応法)にて
シリコン酸化膜12を形成し、その上に、紫外線透過可
能で耐湿性に富むP−BiN膜を形成する。このシリコ
ン酸化膜12の形成は、ファイナルパッシベーション膜
の厚みを確保′1−るためのものである。この場合も、
第2図の構造と同じ効果が得られる。
〔効 巣〕
(1) ファイナルパッシベーション膜の吸収端波長を
260 nm 〜320 nmの間に設定し、フローテ
ィングゲートにチャージしている′−子を励起可能な紫
外線を透過可能にしているため、紫外線照射可能な状態
であれば、記憶の消去が容易かつ確実に行なうことが出
来る。
(21ファイナルパッシベーション膜を、P−8iN膜
で形成しているため、素子に対する耐湿性が充分得られ
、EPROMfiメモリ中導体メンズを従来のセラミッ
クパ、νケージによらずプラスチックレジンモールドパ
ッケージに組み込むことが出来る。
(3)上記11J ’t l渇から、配憶消去媒体の紫
外線透過率、及び、耐湿性の良好な半導体装置を低コス
トで得ることが出来る@ °以上、発明者によってなされた発明の実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。たとえば、本実施例に
おいては、Nチャンネル型半導体装置を用いたが、Pチ
ャンネル型あるいは相補型半導体装置でも同様な効果を
得ることが出来る。又、フローティングゲート5.コン
トロールゲート6は、高融点金属又はそのシリサイドで
形成されていても良く、眉間絶縁膜8は、酸化シリコン
膜でも本発明の効果を得ることが出来る。
又、第3図の変形例は、第2図と同じ効果を得ることが
出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に従う不揮発性メモリ半導体装置を示
す平面図、 第2図は、第1図のA−A線に沿った断面図、第3図は
、本発明の他の実施例を示す半導体装置の断面図を示す
−1 1・・・P−型半導体基板、2・・・フィールド絶縁膜
、3・・・N+型半導体領域、4・・・フィールド絶縁
膜、5・・・フローティングケント、6・・コントロー
ルケント、7・・シリコン酸化i (St(↓)、8・
・・層間41J[,9・・・コンタクトホール、]o・
・・アルミニウム配線、11・・・プラズマ・ナイトラ
イドM(P−8j N1g) カラFilルファイナル
パノンベーション膜、12・・シリコン酸化膜(Si(
J2膜)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 19 紫外線消去を特徴とする不揮発性メモリ半導体装
    置において、前記半導体装置の素子保膜膜にプラズマ窒
    化シリコン膜を使用しかつ、その膜の吸収端波長を25
     Q nm〜320 nmに設定してなることを特徴と
    する不揮発生半導体メモリ。
JP58127710A 1983-07-15 1983-07-15 不揮発性半導体メモリ Pending JPS6021531A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63228627A (ja) * 1987-03-04 1988-09-22 アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレーテッド 集積回路構造を製造するための方法
JPH03129734A (ja) * 1989-07-14 1991-06-03 Toshiba Corp 紫外線消去型不揮発性半導体記憶装置
US5483097A (en) * 1992-01-14 1996-01-09 Nippondenso Co., Ltd. Device protecting layer
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CN109887839A (zh) * 2019-03-01 2019-06-14 上海华力微电子有限公司 一种改善闪存器件数据保存能力的方法

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