JPS61222175A - 半導体記憶装置の製造方法 - Google Patents
半導体記憶装置の製造方法Info
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- JPS61222175A JPS61222175A JP60041653A JP4165385A JPS61222175A JP S61222175 A JPS61222175 A JP S61222175A JP 60041653 A JP60041653 A JP 60041653A JP 4165385 A JP4165385 A JP 4165385A JP S61222175 A JPS61222175 A JP S61222175A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔目 次〕
概要
産業上の利用分野
従来の技術
発明が解決しようとする問題点
問題点を解決するための手段
作用
実施例
本発明の一実施例の工程断面図(第1図)本発明の一実
施例の工程平面図(第2図)発明の効果 〔概 要〕 電気的書換え可能な不揮発メモリにおけるフローティン
グゲートに対して、情報の書込み、消去を行う際に用い
られるトンネル絶縁膜領域を、情報の書込み、消去に用
いられるドレイン領域の一部を形成する際に使用された
マスク膜の不純物導入用開孔の側壁面に形成した障壁状
の耐酸化膜に整合させて形成する方法で、これによりト
ンネル絶縁膜領域とドレイン領域とが自己整合されるこ
とになってその位置合わせ余裕が不要となり、且つトン
ネル絶縁膜領域の占有面積も極度に縮小出来るので、該
電気的書換え可能な不揮発メモリのより高集積化を可能
にする。
施例の工程平面図(第2図)発明の効果 〔概 要〕 電気的書換え可能な不揮発メモリにおけるフローティン
グゲートに対して、情報の書込み、消去を行う際に用い
られるトンネル絶縁膜領域を、情報の書込み、消去に用
いられるドレイン領域の一部を形成する際に使用された
マスク膜の不純物導入用開孔の側壁面に形成した障壁状
の耐酸化膜に整合させて形成する方法で、これによりト
ンネル絶縁膜領域とドレイン領域とが自己整合されるこ
とになってその位置合わせ余裕が不要となり、且つトン
ネル絶縁膜領域の占有面積も極度に縮小出来るので、該
電気的書換え可能な不揮発メモリのより高集積化を可能
にする。
本発明は半導体記憶装置の製造方法に係り、特に電気的
書換え可能な不揮発メモリの製造方法に関する。
書換え可能な不揮発メモリの製造方法に関する。
LSIや超LSI等の大規模半導体集積回路装置におい
ては、その機能拡大のために固定メモリとして電気的書
換え可能な不揮発メモリ (EEFROM)が多く具備
せしめられる。
ては、その機能拡大のために固定メモリとして電気的書
換え可能な不揮発メモリ (EEFROM)が多く具備
せしめられる。
このEEFROMは第3図(a)に示す等価回路図のよ
うに選択用トランジスタ(S−Tr)’と記憶用トラン
ジスタ(M−Tr)とによって構成され、例えば第3図
伽)に示す動作条件表に従って書込み(Write)。
うに選択用トランジスタ(S−Tr)’と記憶用トラン
ジスタ(M−Tr)とによって構成され、例えば第3図
伽)に示す動作条件表に従って書込み(Write)。
消去(fErase) *続出しくRjad)等が行わ
れる。
れる。
なお図中、Dはドレイン、Sはソース、Tはフローティ
ング・ゲート下の絶縁膜領域、BLはビット線、WLは
ワード線、CGはコントロール・ゲート、PGはフロー
ティング・ゲート、VPPは20V程度の電源電圧を示
す。
ング・ゲート下の絶縁膜領域、BLはビット線、WLは
ワード線、CGはコントロール・ゲート、PGはフロー
ティング・ゲート、VPPは20V程度の電源電圧を示
す。
即ち書込み(Write)に際しては、ビット線BLに
20V程度の電源電圧VPPを印加し、且つワード線M
LにもV□を印加して選択用トランジスタ(S−Tr)
をONさせ、更に記憶用トランジスタ(M−Tr)のソ
ースSをフローティングにし且つコントロール・ゲート
CGをOvにする。これによってフローティング・ゲー
トFGはドレインDより低電位になるので該フローティ
ング・ゲー)FGからトンネル・ゲートを介して電子が
ドレインに流れ込み該フローティング・ゲー)PGは高
電位になって該記憶用トランジスタ(M−Tr)はON
状態に維持される。
20V程度の電源電圧VPPを印加し、且つワード線M
LにもV□を印加して選択用トランジスタ(S−Tr)
をONさせ、更に記憶用トランジスタ(M−Tr)のソ
ースSをフローティングにし且つコントロール・ゲート
CGをOvにする。これによってフローティング・ゲー
トFGはドレインDより低電位になるので該フローティ
ング・ゲー)FGからトンネル・ゲートを介して電子が
ドレインに流れ込み該フローティング・ゲー)PGは高
電位になって該記憶用トランジスタ(M−Tr)はON
状態に維持される。
また消去(grase)に際しては、ビット線BLにO
Vを印加した状態でワード線−りにVFPを印加して選
択用トランジスタ(S−Tr)をONさせ、更に記憶用
トランジスタ(M−Tr)のソースSをOvにし且つコ
ントロール・ゲー)CGにV□を印加する。これによっ
てフローティング・ゲー)FGはドレインDより高電位
になるので該フローティング・ゲー)PGにドレインD
からトンネル・ゲートを介して電子が流れ込み該フロー
ティング・ゲー)PGは低電位になって該記憶用トラン
ジスタ(M−Tr)はOFF状態に維持される。
Vを印加した状態でワード線−りにVFPを印加して選
択用トランジスタ(S−Tr)をONさせ、更に記憶用
トランジスタ(M−Tr)のソースSをOvにし且つコ
ントロール・ゲー)CGにV□を印加する。これによっ
てフローティング・ゲー)FGはドレインDより高電位
になるので該フローティング・ゲー)PGにドレインD
からトンネル・ゲートを介して電子が流れ込み該フロー
ティング・ゲー)PGは低電位になって該記憶用トラン
ジスタ(M−Tr)はOFF状態に維持される。
かかるEEFROMは上記LSIや超LSI中において
大きな専有面積を占めるので、該LSIや超LSI等を
高集積大容量化するためには該EEPROMメモリセル
の小面積化が特に要望されている。
大きな専有面積を占めるので、該LSIや超LSI等を
高集積大容量化するためには該EEPROMメモリセル
の小面積化が特に要望されている。
従来上記EEFROMは、以下に第4図(a)乃至(e
)の工程断面図を参照して説明するような方法で形成さ
れていた。
)の工程断面図を参照して説明するような方法で形成さ
れていた。
第4図(a)参照
即ち先ず、例えばp型シリコン基板1上に、熱酸化によ
り450〜1000人程度の厚さの緑化ト酸化膜2を形
成し、該ゲート酸化膜2上に第1のレジスト膜3を形成
し、該第1のレジスト膜3にドレイン領域の一部で且つ
情報の書込み、消去に機能する情報書換え用n型領域を
形成するための不純物導入用開孔4を形成し、該開孔を
介し且つゲート酸化膜2を通して砒素(As)等のn型
不純物をイオン注入し、上記レジスト膜3を除去した後
所定のアニール処理を施して情報書換え用n型領域5を
形成する。
り450〜1000人程度の厚さの緑化ト酸化膜2を形
成し、該ゲート酸化膜2上に第1のレジスト膜3を形成
し、該第1のレジスト膜3にドレイン領域の一部で且つ
情報の書込み、消去に機能する情報書換え用n型領域を
形成するための不純物導入用開孔4を形成し、該開孔を
介し且つゲート酸化膜2を通して砒素(As)等のn型
不純物をイオン注入し、上記レジスト膜3を除去した後
所定のアニール処理を施して情報書換え用n型領域5を
形成する。
第4図〜)参照
次いで、上記ゲート酸化膜2上に第2のレジスト膜6を
形成し、該第2のレジスト膜・6の前記n型領域5の上
部にトンネル領域の形状に対応する例えば1〜2μm口
程度のエツチング用開孔7を形成し、該開孔7を介しリ
アクティブ・イオンエツチング(RI B)法によりゲ
ート酸化膜2にトンネル領域に対応する開孔8を形成す
る。
形成し、該第2のレジスト膜・6の前記n型領域5の上
部にトンネル領域の形状に対応する例えば1〜2μm口
程度のエツチング用開孔7を形成し、該開孔7を介しリ
アクティブ・イオンエツチング(RI B)法によりゲ
ート酸化膜2にトンネル領域に対応する開孔8を形成す
る。
第4図(C)参照
次いで、第2のレジスト膜6を除去した後、熱酸化を行
ってゲート酸化膜2の開孔8内に表出しているn型領域
5面に厚さ80〜150人程度のト緑化ル酸化膜9を形
成する。
ってゲート酸化膜2の開孔8内に表出しているn型領域
5面に厚さ80〜150人程度のト緑化ル酸化膜9を形
成する。
第4図(d)参照
次いで、該基板上に第1の多結晶シリコン層PAを形成
し、図示されない紙面に対して前後方向の寸法即ち長、
さを決めるパターンニングを行う。
し、図示されない紙面に対して前後方向の寸法即ち長、
さを決めるパターンニングを行う。
第4図(e)参照
次いで、上記第1の多結晶シリコン層PAパターンの表
面に熱酸化法により二酸化シリコン(Stow)絶縁膜
10を形成し、次いで該基板上に第2の多結晶シリコン
層PRを形成し、RIE処理等を用いるリソグラフィ手
段により上記第2の多結晶シリコン層PRとその下部の
SiO!絶縁膜10及び第1の多結晶シリコン層P^パ
ターンを一括パターンニングして第1の多結晶シリコン
層PAよりなるフローティング・ゲート11及びその上
部の第2の多結晶シリコン層PBよりなるコントロール
・ゲート12を形成し、次いで上記コントロール・ゲー
ト12をマスクにして砒素(A3)等のn型不純物を高
濃度にイオン注入してn0型ソー゛ス領域13及びn+
型ドレイン領域14を形成する方法であった。
面に熱酸化法により二酸化シリコン(Stow)絶縁膜
10を形成し、次いで該基板上に第2の多結晶シリコン
層PRを形成し、RIE処理等を用いるリソグラフィ手
段により上記第2の多結晶シリコン層PRとその下部の
SiO!絶縁膜10及び第1の多結晶シリコン層P^パ
ターンを一括パターンニングして第1の多結晶シリコン
層PAよりなるフローティング・ゲート11及びその上
部の第2の多結晶シリコン層PBよりなるコントロール
・ゲート12を形成し、次いで上記コントロール・ゲー
ト12をマスクにして砒素(A3)等のn型不純物を高
濃度にイオン注入してn0型ソー゛ス領域13及びn+
型ドレイン領域14を形成する方法であった。
第5図は該従来方法で形成したメモリ用トランジスタの
模式平面図を示したもので、図中、OXFはフィールド
酸化膜を示し、その他の各符号は第4図と同一対象物を
示している。
模式平面図を示したもので、図中、OXFはフィールド
酸化膜を示し、その他の各符号は第4図と同一対象物を
示している。
然し上記従来の方法においては、トンネル酸化膜9の形
成領域即ちトンネル領域Tが情報書換え用n型領域5の
上部にマスク整合によって形成されるので、第4図(b
)及び第5図に示すように該n型領域5の端面と該トン
ネル領域Tとの間に位置合わせ誤差に対する余裕寸法a
1及びドレイン端との余裕寸法a8を見込む必要がある
。更に又第4図山)に示したトンネル領域を規定するパ
ターンニングが、開孔パターンの形成であるために、該
トンネル領域の大きさを前述した1〜2μm口以下にす
ることが困難である。
成領域即ちトンネル領域Tが情報書換え用n型領域5の
上部にマスク整合によって形成されるので、第4図(b
)及び第5図に示すように該n型領域5の端面と該トン
ネル領域Tとの間に位置合わせ誤差に対する余裕寸法a
1及びドレイン端との余裕寸法a8を見込む必要がある
。更に又第4図山)に示したトンネル領域を規定するパ
ターンニングが、開孔パターンの形成であるために、該
トンネル領域の大きさを前述した1〜2μm口以下にす
ることが困難である。
以上の諸点から従来の製造方法においては、該メモリ用
トランジスタを更に縮小して、該EEPROMの集積度
を更に向上せしめることは困難であるという問題があっ
た。
トランジスタを更に縮小して、該EEPROMの集積度
を更に向上せしめることは困難であるという問題があっ
た。
上記問題点は、一導電型シリコン基板(21)上にトン
ネル効果により電子が通過することが可能な厚さのトン
ネル絶縁膜(22)を形成し、該トンネル絶縁膜(22
)上に第1の多結晶シリコン層(PA)を形成し、該第
1の多結晶シリコン71 (PA)上に不純物イオン遮
蔽用のマスク膜(23)を形成し、該マスク膜(23)
に不純物導入用の開孔(26)を形成し、該不純物導入
用開孔(26)を介し且つ第1の多結晶シリコン層(P
A)及びトンネル絶縁膜(22)を通して不純物のイオ
ン注入を行い該一導電型シリコン基板(21)面に該不
純物導入用開孔(26)に整合した反対導電型領域(2
7)を形成し、該不純物導入用開孔(26)の内部を含
む該マスク膜上に耐酸化膜(28)を形成し、該耐酸化
膜(28)を該基板面に対して垂直な方向に優勢な異方
性ドライエツチング手段により全面エツチングして該不
純物導入用開孔(26)の側面にのみ障壁状に耐酸化膜
(28)を残留せしめ、該障壁状の耐酸化膜(28)を
所定の長さにパターンニングし、該マスク膜(23)を
除去し、該耐酸化膜パターン(128)をマスクにして
該第1の多結晶シリコン層(PA)をパターンニングし
、該耐酸化膜パターン(128)をマスクにして選択酸
化を行って該シリコン基板(21)の表出面及び該第1
の多結晶シリコン層パターン(30)の側面に該トンネ
ル絶縁膜(22)よりも厚いゲート酸化膜(31)を形
成し、該耐酸化膜パターン(128)を除去し、該第1
の多結晶シリコン層パターン(30)の上部を含む該ゲ
ート酸化膜(31)上に該第1の多結晶シリコン層パタ
ーン(30)の上面に接するゲート電極(33)を形成
する工程を有する本発明による半導体記憶装置の製造方
法によって解決される。
ネル効果により電子が通過することが可能な厚さのトン
ネル絶縁膜(22)を形成し、該トンネル絶縁膜(22
)上に第1の多結晶シリコン層(PA)を形成し、該第
1の多結晶シリコン71 (PA)上に不純物イオン遮
蔽用のマスク膜(23)を形成し、該マスク膜(23)
に不純物導入用の開孔(26)を形成し、該不純物導入
用開孔(26)を介し且つ第1の多結晶シリコン層(P
A)及びトンネル絶縁膜(22)を通して不純物のイオ
ン注入を行い該一導電型シリコン基板(21)面に該不
純物導入用開孔(26)に整合した反対導電型領域(2
7)を形成し、該不純物導入用開孔(26)の内部を含
む該マスク膜上に耐酸化膜(28)を形成し、該耐酸化
膜(28)を該基板面に対して垂直な方向に優勢な異方
性ドライエツチング手段により全面エツチングして該不
純物導入用開孔(26)の側面にのみ障壁状に耐酸化膜
(28)を残留せしめ、該障壁状の耐酸化膜(28)を
所定の長さにパターンニングし、該マスク膜(23)を
除去し、該耐酸化膜パターン(128)をマスクにして
該第1の多結晶シリコン層(PA)をパターンニングし
、該耐酸化膜パターン(128)をマスクにして選択酸
化を行って該シリコン基板(21)の表出面及び該第1
の多結晶シリコン層パターン(30)の側面に該トンネ
ル絶縁膜(22)よりも厚いゲート酸化膜(31)を形
成し、該耐酸化膜パターン(128)を除去し、該第1
の多結晶シリコン層パターン(30)の上部を含む該ゲ
ート酸化膜(31)上に該第1の多結晶シリコン層パタ
ーン(30)の上面に接するゲート電極(33)を形成
する工程を有する本発明による半導体記憶装置の製造方
法によって解決される。
即ち本発明の方法においては、情報書換えに機能する不
純物導入領域を形成する際に用いるマスク膜の不純物導
入用開孔の側面に、トンネル領域を規定する耐酸化膜パ
ターンを被着形成せしめ、この耐酸化膜パターンをマス
クにしてトンネル領域を規定することによって情報書換
えに機能する不純物導入領域とトンネル領域を自己整合
せしめ、且つトンネル領域の大きさを不純物導入用開孔
の側面に被着せしめる前記耐酸化膜の厚さによって規定
される幅と、該耐酸化膜の残りパターンを得るパターン
ニングにおける最小寸法の長さとによって制限するもの
である。
純物導入領域を形成する際に用いるマスク膜の不純物導
入用開孔の側面に、トンネル領域を規定する耐酸化膜パ
ターンを被着形成せしめ、この耐酸化膜パターンをマス
クにしてトンネル領域を規定することによって情報書換
えに機能する不純物導入領域とトンネル領域を自己整合
せしめ、且つトンネル領域の大きさを不純物導入用開孔
の側面に被着せしめる前記耐酸化膜の厚さによって規定
される幅と、該耐酸化膜の残りパターンを得るパターン
ニングにおける最小寸法の長さとによって制限するもの
である。
かくて情報書換えに機能する不純物導入領域とトンネル
領域との間に位置合わせ余裕を取る必要がなくなり、且
つトンネル領域の大きさが、開孔のパターンニングによ
って規定されていた従来よりも大幅に縮小されるので、
該メモリ用トランジスタを更に縮小し該EEFROMを
更に高集積化することが可能になる。
領域との間に位置合わせ余裕を取る必要がなくなり、且
つトンネル領域の大きさが、開孔のパターンニングによ
って規定されていた従来よりも大幅に縮小されるので、
該メモリ用トランジスタを更に縮小し該EEFROMを
更に高集積化することが可能になる。
以下本発明を、図を参照し実施例により具体的に説明す
る。
る。
第1図(a)乃至(」)はEEFROMにおけるメモリ
用トランジスタを形成する際の一実施例を示す工程断面
図で、第2図(a)乃至(川は同実施例の工程平面図で
ある。
用トランジスタを形成する際の一実施例を示す工程断面
図で、第2図(a)乃至(川は同実施例の工程平面図で
ある。
全図を通じ同一対象物は同一符号で示す。
第1図(a)参照
本発明の方法によりEEFROMにおけるメモリ用トラ
ンジスタを形成するには、 先ず例えば数lθΩQ程度の比抵抗を有するp型シリコ
ン基板21上に、 熱酸化法により、トンネル効果で電子が通過することが
可能な50−・150人程緑化厚さのトンネル絶縁膜即
ちトンネル5i(h膜22を形成し、該トンネルSto
w膜22上に化学気相成長(CVD)法により厚さ例え
ば600〜1000人程度のトンネ緑化域の電極となる
第1の多結晶シリコンJiiPAを形成し、 該第1の多結晶シリコン層PA上に、形成しようとする
トンネル領域の幅の1.5〜2倍程度の例えば7000
人程度0厚さを有し、不純物イオンの遮蔽層として機能
するSi0gマスク膜23を形成し、該Si0gマスク
膜23上に第1のレジスト膜24を形成し、該第1のレ
ジスト膜24に、ドレイン領域の一部になり、トンネル
領域を介しフローティング・ゲートの情報書換えを行う
際の電子の遺り取りに機能する情報書換え用n型領域の
形状に対応するエツチング用開孔25を形成する。
ンジスタを形成するには、 先ず例えば数lθΩQ程度の比抵抗を有するp型シリコ
ン基板21上に、 熱酸化法により、トンネル効果で電子が通過することが
可能な50−・150人程緑化厚さのトンネル絶縁膜即
ちトンネル5i(h膜22を形成し、該トンネルSto
w膜22上に化学気相成長(CVD)法により厚さ例え
ば600〜1000人程度のトンネ緑化域の電極となる
第1の多結晶シリコンJiiPAを形成し、 該第1の多結晶シリコン層PA上に、形成しようとする
トンネル領域の幅の1.5〜2倍程度の例えば7000
人程度0厚さを有し、不純物イオンの遮蔽層として機能
するSi0gマスク膜23を形成し、該Si0gマスク
膜23上に第1のレジスト膜24を形成し、該第1のレ
ジスト膜24に、ドレイン領域の一部になり、トンネル
領域を介しフローティング・ゲートの情報書換えを行う
際の電子の遺り取りに機能する情報書換え用n型領域の
形状に対応するエツチング用開孔25を形成する。
第1図偽)参照
次いで上記レジスト膜24をマスクにし、例えば三弗化
メタン(CHFs)等を用いるRIE処理によりsto
wマスク膜23膜部3n型領域の形状に対応する不純物
導入用開孔26を形成し、 該不純物導入用開孔26を介し、加速エネルギー150
〜300KeV、 ドーズ量I Xl011〜I X
l01s3−”程度の条件で、第1の多結晶シリコン1
iPA及びトンネル5iO1膜22を通してp型シリコ
ン基板21面に例えば砒素(As)をイオン注入し、 レジスト膜24を除去し、所定のアニール処理を行って
上記注入Asを活性化して、上記不純物導入用開孔26
に整合した、(情報書換えを行う際の電子の遺り取りに
機能する)情報書換え用n型領域27を形成する。
メタン(CHFs)等を用いるRIE処理によりsto
wマスク膜23膜部3n型領域の形状に対応する不純物
導入用開孔26を形成し、 該不純物導入用開孔26を介し、加速エネルギー150
〜300KeV、 ドーズ量I Xl011〜I X
l01s3−”程度の条件で、第1の多結晶シリコン1
iPA及びトンネル5iO1膜22を通してp型シリコ
ン基板21面に例えば砒素(As)をイオン注入し、 レジスト膜24を除去し、所定のアニール処理を行って
上記注入Asを活性化して、上記不純物導入用開孔26
に整合した、(情報書換えを行う際の電子の遺り取りに
機能する)情報書換え用n型領域27を形成する。
なお上記活性化の処理は、後工程において、例えばソー
ス、ドレイン領域の活性化を行う際、それと同時に行っ
ても良い。
ス、ドレイン領域の活性化を行う際、それと同時に行っ
ても良い。
第1図(C)参照
次いでCVD法により、不純物導入用開孔26の内部を
含むSin!々スク膜23上に、上記不純物導入用開孔
26の段差を十分に埋める例えば1μm程度の厚さの例
えば窒化シリコン(SisN*)よりなる耐酸化膜28
を形成する 第1図(d)及び第2図(a)参照 上記5isN*耐酸化膜28を、基板面に対して垂直な
方向に優勢なドライエツチング手段によって全面エツチ
ングし、StO,マスク膜23の不純物導入用開孔26
の側壁面のみに5isN*耐酸化膜28を残留せしめる
。
含むSin!々スク膜23上に、上記不純物導入用開孔
26の段差を十分に埋める例えば1μm程度の厚さの例
えば窒化シリコン(SisN*)よりなる耐酸化膜28
を形成する 第1図(d)及び第2図(a)参照 上記5isN*耐酸化膜28を、基板面に対して垂直な
方向に優勢なドライエツチング手段によって全面エツチ
ングし、StO,マスク膜23の不純物導入用開孔26
の側壁面のみに5isN*耐酸化膜28を残留せしめる
。
上記エツチング手段には、例えば四弗化炭素(CF#)
と酸素(03)の混合ガスによるRIE法が用いられる
。条件の一例は、CF#とatとの流量比10:1、ガ
ス圧0.5Torr、高周波出力13.56MHz、2
00Wである。(OXFはフィールド酸化膜) なお上記条件で不純物導入用開孔26の側面に残留する
SiJ、耐酸化膜28の厚さtは、最大の底部で400
0人程度0なる。
と酸素(03)の混合ガスによるRIE法が用いられる
。条件の一例は、CF#とatとの流量比10:1、ガ
ス圧0.5Torr、高周波出力13.56MHz、2
00Wである。(OXFはフィールド酸化膜) なお上記条件で不純物導入用開孔26の側面に残留する
SiJ、耐酸化膜28の厚さtは、最大の底部で400
0人程度0なる。
第1図(e)及び第2図山)参照
次いで上記5tsNa耐酸化膜28上にその残留長さを
決める例えば幅が9000〜5000人程度の第2のレ
緑化ト膜パターン29を形成し、上記と同様なエツチン
グ手段により該第2のレジスト膜パターン29の外に表
出しているSiJ、耐酸化膜28を除去し、前記厚さt
に相当する4000人程度0な少な幅Wを有し、且つ前
記レジスト膜パターン29の幅に相当する9000〜5
000λ程度の微少な長さlを有する耐酸化膜パターン
128を形成する。
決める例えば幅が9000〜5000人程度の第2のレ
緑化ト膜パターン29を形成し、上記と同様なエツチン
グ手段により該第2のレジスト膜パターン29の外に表
出しているSiJ、耐酸化膜28を除去し、前記厚さt
に相当する4000人程度0な少な幅Wを有し、且つ前
記レジスト膜パターン29の幅に相当する9000〜5
000λ程度の微少な長さlを有する耐酸化膜パターン
128を形成する。
第1図(f)及び第2図(C)参照
次いで第2のレジスト膜パターン29を除去した後、
例えば弗酸系の液によるウェット・エツチング手段によ
りSin、マスク膜23を除去し、例えば四塩化炭素(
CC1*)と02との混合ガスによるR12手段により
上記耐酸化膜パターン128の外に表出している第1の
多結晶シリコン層PAを選択的に除去し、トンネル領域
を規定する電子授受用多結晶シリコン・パターン30を
形成する。
りSin、マスク膜23を除去し、例えば四塩化炭素(
CC1*)と02との混合ガスによるR12手段により
上記耐酸化膜パターン128の外に表出している第1の
多結晶シリコン層PAを選択的に除去し、トンネル領域
を規定する電子授受用多結晶シリコン・パターン30を
形成する。
RIE処理条件の一例は、CC1*と02との流量比5
0:1.ガス圧0.5Torrs高周波出力13.56
MHz、300Wである。
0:1.ガス圧0.5Torrs高周波出力13.56
MHz、300Wである。
次いでウェット・エツチング法により表出しているトン
ネル5iot膜22を選択的に除去する。なおこのトン
ネル5ift膜22は除去しないでも良いが、除去した
方が性能上有利である。
ネル5iot膜22を選択的に除去する。なおこのトン
ネル5ift膜22は除去しないでも良いが、除去した
方が性能上有利である。
第1図(勢及び第2図(d)参照
次いで上記耐酸化膜パターン128をマスクにして選択
酸化を行い、表出しているp型シリコン基板21.n型
領域27の表面及び上記多結晶シリコン・パターン30
の側面に、例えば450〜1000人程度の厚さの緑化
トSin、膜31を形成する。
酸化を行い、表出しているp型シリコン基板21.n型
領域27の表面及び上記多結晶シリコン・パターン30
の側面に、例えば450〜1000人程度の厚さの緑化
トSin、膜31を形成する。
第1図(hl及び第2図(e)参照
次いでSl、N、耐酸化膜パターン128を燐酸ボイル
等の方法で除去した後、 CVD法により該°基板上に前記多結晶シリコン・パタ
ーン30の上面に接し、フローティング・ゲートとなる
厚さ2000〜5000人程度の第2の多緑化シリコン
層PRを形成し、 イオン注入法等により該第2の多結晶シリコン層PRに
導電性を付与し、 次いで通常のりソグラフィ技術により、フローティング
・ゲートの長さ方向に当たるパターンニングを行う。
等の方法で除去した後、 CVD法により該°基板上に前記多結晶シリコン・パタ
ーン30の上面に接し、フローティング・ゲートとなる
厚さ2000〜5000人程度の第2の多緑化シリコン
層PRを形成し、 イオン注入法等により該第2の多結晶シリコン層PRに
導電性を付与し、 次いで通常のりソグラフィ技術により、フローティング
・ゲートの長さ方向に当たるパターンニングを行う。
第1図(1)及び第2図(f)参照
次いで上記第2の多結晶シリコン層PB上に、熱酸化法
等により厚さ例えば450〜1000人程度のSto緑
化縁膜32を形成し、 該5ift絶縁膜32上に、CVD法により3000〜
6000人程度の厚さの第緑化多結晶シリコン層PCを
形成し、 イオン注入法等により該第3の多結晶シリコン層pcに
導電性を付与した後、 一枚のマスクに従って前述したのと同様なR18手段に
より第3の多結晶シリコン層PC1その下部のSiO2
絶縁膜32、更にその下部の第2の多結晶シリコン層P
Bを順次パターンニングする。(ダブル・セルファライ
ン法) これにより、第2の多結晶シリコン層PBよりなり、前
記電子の授受に機能するn型領域27にトンネル5iO
1膜22及びその上部の多結晶シリコン・パターン30
を介して接するフローティング・ゲート電極33、及び
該フローティング・ゲート電極33上にSi0g絶縁膜
32を介して接する第3の多結晶シリコン層PCよりな
るコントロール・ゲート電極34が形成される。
等により厚さ例えば450〜1000人程度のSto緑
化縁膜32を形成し、 該5ift絶縁膜32上に、CVD法により3000〜
6000人程度の厚さの第緑化多結晶シリコン層PCを
形成し、 イオン注入法等により該第3の多結晶シリコン層pcに
導電性を付与した後、 一枚のマスクに従って前述したのと同様なR18手段に
より第3の多結晶シリコン層PC1その下部のSiO2
絶縁膜32、更にその下部の第2の多結晶シリコン層P
Bを順次パターンニングする。(ダブル・セルファライ
ン法) これにより、第2の多結晶シリコン層PBよりなり、前
記電子の授受に機能するn型領域27にトンネル5iO
1膜22及びその上部の多結晶シリコン・パターン30
を介して接するフローティング・ゲート電極33、及び
該フローティング・ゲート電極33上にSi0g絶縁膜
32を介して接する第3の多結晶シリコン層PCよりな
るコントロール・ゲート電極34が形成される。
第1図(」)及び第2図(沿参照
上記コントロール・ゲート電極34をマスクにし、ゲー
トSiO□膜31を通してp型シリコン基板21面に、
砒素(As)をl xlQIS〜5 ×lQI11cm
−!程度の高ドーズ量でイオン注入し、n1型ソース領
域35及びn゛型ドレイン領域36を形成する。
トSiO□膜31を通してp型シリコン基板21面に、
砒素(As)をl xlQIS〜5 ×lQI11cm
−!程度の高ドーズ量でイオン注入し、n1型ソース領
域35及びn゛型ドレイン領域36を形成する。
なお該n1型ドレイン領域36と前記n型領域27は接
触せしめられる。
触せしめられる。
以後図示しないが、絶縁膜の形成、配線形成、等がなさ
れて上記メモリ・トランジスタを有するEEFROMが
完成する。
れて上記メモリ・トランジスタを有するEEFROMが
完成する。
以上実施例の説明から明らかなように本発明の方法にお
いては、トンネルSi0g膜22及び多結晶シリコン層
パターン30よりなるトンネル領域Tが、トンネル領域
Tを介してフローティング・ゲート電極32に対して電
子(情報)の授受を行うn型領域(n・型ドレイン領域
に接する)27に対して、該n型領域27を形成する際
のマスク1123の不純物導入用開孔パターン26の側
面にセルファラインして形成される。
いては、トンネルSi0g膜22及び多結晶シリコン層
パターン30よりなるトンネル領域Tが、トンネル領域
Tを介してフローティング・ゲート電極32に対して電
子(情報)の授受を行うn型領域(n・型ドレイン領域
に接する)27に対して、該n型領域27を形成する際
のマスク1123の不純物導入用開孔パターン26の側
面にセルファラインして形成される。
従って上記n型領域とトンネル領域との間に位置合わせ
余裕をみる必要がない。
余裕をみる必要がない。
またトンネル領域の大きさは上記不純物導入用開孔の側
面に被着される耐酸化膜の厚さで決まる幅と、残りパタ
ーンとして最小のパターンニング幅で決まる長さとによ
って規定出来るので、極めて小さい面積に形成すること
が可能になる。
面に被着される耐酸化膜の厚さで決まる幅と、残りパタ
ーンとして最小のパターンニング幅で決まる長さとによ
って規定出来るので、極めて小さい面積に形成すること
が可能になる。
なお本発明の方法において電子(情報)の授受を行うn
型領域を形成する際のマスク膜は、上記実施例に示した
Singに限られるものではなく、多結晶シリコン層及
び耐酸化膜とエツチングの選択性を有する物質であれば
差支えない。
型領域を形成する際のマスク膜は、上記実施例に示した
Singに限られるものではなく、多結晶シリコン層及
び耐酸化膜とエツチングの選択性を有する物質であれば
差支えない。
またフローティング・ゲート電極及びコントロール・ゲ
ート電極の材料は上記多結晶シリコンに限られるもので
はない。
ート電極の材料は上記多結晶シリコンに限られるもので
はない。
更に実施例ではトンネル絶縁膜として熱酸化SiO□膜
を使用したが、該トンネル絶縁膜は勿論これに限定され
るものではない。
を使用したが、該トンネル絶縁膜は勿論これに限定され
るものではない。
以上説明のように本発明の方法によれば、電気的書換え
可能な不揮発メモリにおけるメモリ用トランジスタの情
報の書換えを行うためのトンネル領域を、情報電荷の授
受を行うドレイン領域に対して位置合わせ余裕を持たず
にセルファラインで形成出来、且つ該トンネル領域面積
を極めて微少に形成することが可能になる。
可能な不揮発メモリにおけるメモリ用トランジスタの情
報の書換えを行うためのトンネル領域を、情報電荷の授
受を行うドレイン領域に対して位置合わせ余裕を持たず
にセルファラインで形成出来、且つ該トンネル領域面積
を極めて微少に形成することが可能になる。
従って本発明によれば上記メモリ用トランジスタが縮小
出来るので、電気的書換え可能な不揮発メモリの高密度
高集積化が図れ、該電気的書換え可能な不揮発メモリを
具備するLSIや超LSIのより大規模化が図れる。
出来るので、電気的書換え可能な不揮発メモリの高密度
高集積化が図れ、該電気的書換え可能な不揮発メモリを
具備するLSIや超LSIのより大規模化が図れる。
第1図(al乃至(j)は本発明の方法の一実施例を示
す工程断面図、 第2図(a)乃至(g)は同実施例の工程平面図、第3
図はEEFROMの等価回路図(a)及び動作条件表(
b)、 第4図(a)乃至(El)は従来方法の工程断面図、第
5図は従来方法で形成したメモリ用トランジスタの模式
平面図である。 図において、 21はp型シリコン基板、 22はトンネルSi0g膜、 23はstowマスク膜、 24は第1のレジスト膜、 25はエツチング用開孔、 26は不純物導入用開孔、 27は情報書換え用n型領域、 28は耐酸化膜、 29は第2のレジスト膜パターン、 30は多結晶シリコン・パターン、 31はゲートSi0g膜、 32は5i02絶縁膜、 33はフローティング・ゲート電極、 34はコントロール・ゲート電極、 35はn+型ソース領域、 36はn+型ドレイン領域、 128は耐酸化膜パターン、 PAは第1の多結晶シリコン層、 PRは第2の多結晶シリコン層、 PCは第3の多結晶シリコン層 を示す。 峯 1 目 EEFす?0き1とり日5ε、、ta、SしC動イト秀
トイ干友寮 3 口
す工程断面図、 第2図(a)乃至(g)は同実施例の工程平面図、第3
図はEEFROMの等価回路図(a)及び動作条件表(
b)、 第4図(a)乃至(El)は従来方法の工程断面図、第
5図は従来方法で形成したメモリ用トランジスタの模式
平面図である。 図において、 21はp型シリコン基板、 22はトンネルSi0g膜、 23はstowマスク膜、 24は第1のレジスト膜、 25はエツチング用開孔、 26は不純物導入用開孔、 27は情報書換え用n型領域、 28は耐酸化膜、 29は第2のレジスト膜パターン、 30は多結晶シリコン・パターン、 31はゲートSi0g膜、 32は5i02絶縁膜、 33はフローティング・ゲート電極、 34はコントロール・ゲート電極、 35はn+型ソース領域、 36はn+型ドレイン領域、 128は耐酸化膜パターン、 PAは第1の多結晶シリコン層、 PRは第2の多結晶シリコン層、 PCは第3の多結晶シリコン層 を示す。 峯 1 目 EEFす?0き1とり日5ε、、ta、SしC動イト秀
トイ干友寮 3 口
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 一導電型シリコン基板(21)上にトンネル効果により
電子が通過することが可能な厚さのトンネル絶縁膜(2
2)を形成し、 該トンネル絶縁膜(22)上に第1の多結晶シリコン層
(PA)を形成し、 該第1の多結晶シリコン層(PA)上に不純物イオン遮
蔽用のマスク膜(23)を形成し、 該マスク膜(23)に不純物導入用の開孔(26)を形
成し、 該不純物導入用開孔(26)を介し且つ第1の多結晶シ
リコン層(PA)及びトンネル絶縁膜(22)を通して
不純物のイオン注入を行い該一導電型シリコン基板(2
1)面に該不純物導入用開孔(26)に整合した反対導
電型領域(27)を形成し、 該不純物導入用開孔(26)の内部を含む該マスク膜上
に耐酸化膜(28)を形成し、 該耐酸化膜(28)を該基板面に対して垂直な方向に優
勢な異方性ドライエッチング手段により全面エッチング
して該不純物導入用開孔(26)の側面にのみ障壁状に
耐酸化膜(28)を残留せしめ、該障壁状の耐酸化膜(
28)を所定の長さにパターンニングし、 該マスク膜(23)を除去し、 該耐酸化膜パターン(128)をマスクにして該第1の
多結晶シリコン層(PA)をパターンニングし、該耐酸
化膜パターン(128)をマスクにして選択酸化を行っ
て該シリコン基板(21)の表出面及び該第1の多結晶
シリコン層パターン(30)の側面に該トンネル絶縁膜
(22)よりも厚いゲート酸化膜(31)を形成し、 該耐酸化膜パターン(128)を除去し、 該第1の多結晶シリコン層パターン(30)の上部を含
む該ゲート酸化膜(31)上に該第1の多結晶シリコン
層パターン(30)の上面に接するゲート電極(33)
を形成する工程を有することを特徴とする半導体記憶装
置の製造方法。
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