JPS6184868A - 不揮発性半導体記憶装置 - Google Patents

不揮発性半導体記憶装置

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JPS6184868A
JPS6184868A JP20655784A JP20655784A JPS6184868A JP S6184868 A JPS6184868 A JP S6184868A JP 20655784 A JP20655784 A JP 20655784A JP 20655784 A JP20655784 A JP 20655784A JP S6184868 A JPS6184868 A JP S6184868A
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JP
Japan
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oxide film
film
silicon
thermal
floating gate
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Pending
Application number
JP20655784A
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English (en)
Inventor
Kiyouzou Sekiya
関家 恭三
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Publication of JPS6184868A publication Critical patent/JPS6184868A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. 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
    • H01L29/788Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with floating gate
    • H01L29/7881Programmable transistors with only two possible levels of programmation
    • H01L29/7883Programmable transistors with only two possible levels of programmation charging by tunnelling of carriers, e.g. Fowler-Nordheim tunnelling

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、フローティングゲート型不揮発性半導体記憶
装置に関する。特にトンネル機構によって絶縁体を通し
て電子を移送し、プログラムおよび消去可能なフローテ
ィングゲート型不揮発性半導体記憶装置に関する。
〔従来の技術〕
従来のフローティングゲート構造の電気的に書き換え可
能なMOa型不揮発性半導体記憶装置の概略断面図を第
2図に示す。1は半導体基体、2はシリコン酸化膜、9
はフローティングゲートとしての多結晶シリコン、11
はコントロールゲートとしての多結晶シリコン、5はn
 不純物拡散層である。この不揮発性メモリのフローテ
ィングゲート9までの製造方法の概略を説明すると、−
導電型の単結晶シリコン基体10表面を熱酸化して薄い
トンネル酸化膜2を形成し、シリコン酸化膜z上に通常
の気相成長法により多結晶シリコン9を成長させフロー
ティングゲートを形成する。次に気相からの熱拡散によ
りn型導電型不純物であるリンをドーピングする。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしこのような従来の製造方法では、フローティング
ゲート形成後の熱処理工程によってフローティングゲー
ト中のリンがフローティングゲート下のトンネル酸化膜
中に拡散し、トンネル酸化膜の電気的特性を悪化させる
という欠点を有している。
本発明の目的は、かかる従来例にみられるよ5なフロー
ティングゲート形成後の熱処理工程によってフローティ
ングゲートからトンネル酸化膜へ不純物が再拡散するこ
とを防止し、電気的特性の劣化のないMO8型不揮発性
半導体記憶装置を提供することである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の不揮発性半導体記憶装置は、半導体基体上に形
成され表面を熱窒化されたシリコン酸化膜からなるトン
ネル酸化膜と、該トンネル酸化膜上icp型不純物であ
るボロンが添加された多結晶シリコンからなるフローテ
ィングゲートとを有することを特徴とする。
〔作 用〕
窒化膜はボロンの拡散に対して優れたマスク性を有する
ため、表面に窒化膜が形成されたトンネル酸化膜を用い
ることKより、フローティングゲート形成後の熱処理工
程を経てもフローティングゲートからのボロンの拡散は
阻止される。
〔実施例〕
以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図(al 、 (b) 、 (clは本発明の実施
例に係る不揮発性半導体記憶装置の製造プロセスを説明
するための概略断面図である。図において第2図と同じ
番号は同じものを示して(・る。
まずP型シリコン単結晶基体l上に通常の熱酸化法によ
り300人のシリコン酸化膜2を形成し、該シリコン酸
化膜上に]1常の気相成長法により100 Aの窒化膜
8を堆積させた後、該窒化膜工にフォトレジスト層4を
塗布する。さらに公知のマスキングおよびパタニング技
術によって将来の活性領域の少なくとも一部を含むよう
に窒化膜をパタニングした後、異方性のプラズマエツチ
ングによりシリコン熱酸化膜2を残して窒化膜3を除去
する(第1図(a))。
次にフォトレジストrfA4をイオン注入のマスクとし
てヒ素を70 Keyのエネルギーで5XlO%/d注
入すると、基体1上に11層5が形成される。イオン注
入後高温のN、雰囲気中でアニールした後、窒化膜8お
よびシリコン酸化膜2をクエットエッチングにより除去
しシリコン基体1表面を露出させる。次にシリコン基体
1を通常の熱酸化法により熱酸化して800Aのシリコ
ン熱酸化膜6を形成する。このシリコン酸化膜が将来の
フローティングゲート型不揮発性半導体記憶装置のゲー
ト酸化膜となる。次にシリコン酸化膜6上にフォトレジ
スト刊を塗布し、将来トンネル酸化膜となる領域を除い
て全面にフォトレジストが残るように通常のマスキング
およびパタニング技術によりパタニングし、残ったフォ
トレジストをマスクにシリコン熱酸化膜6をクエットエ
ッチングにより除去する。このようにして第1図(b)
に示すように将来のトンネル酸化膜形成領域に当たるシ
リコン基体1の表面が露出される。
次に通常の熱酸化法によりシリコン基体表面に10OA
のシリコン熱酸化膜7を形成する。次にシリコン熱酸化
膜7の表面を1000℃のアンモニア雰囲気中で熱窒化
し、熱窒化膜を形成する。次に熱窒化膜上に通常の気相
成長法により4000 Aの多結晶シリコン9を堆積さ
せ、該多結晶シリコン中へ80 Keyのエネルギーで
P型不純物であるボロンをl X l O”’ /c−
d注入する。この多結晶シリコン9が将来のフローティ
ングゲートとなる。
以後の工程はn型MO8)ランジスタの製造工程と基本
的には同一である。以下にその概略を述べる。フローテ
ィングゲートとなる多結晶シリコン9上に通常の熱酸化
法により800大のシリコン熱酸化膜10を成長させ、
次にシリコン熱酸化膜10上に通常の気相成長法によっ
て多結晶シリコン11を堆積させる。多結晶シリコン1
1が将来のコントロールゲートとなる。次に多結晶シリ
コン110表面に通常の熱酸化法によって500Aのシ
リコン熱酸化膜1Bを形成する。この後、全面にフォト
レジスト材料を塗布し、通常のマスキングおよびパタニ
ング技術により将来のコントロールゲート領域を除いて
フォトレジストを除去する。次に残ったフォトレジスト
をマスクに異方性のイオンエツチングによりコントロー
ルゲートとなる領域にあるシリコン酸化膜12.多結晶
シリコン11゜シリコン熱酸化膜lOおよび多結晶シリ
コン9を次々にエツチング除去し、セルファラインに不
揮発性半導体記憶装置のゲートを形成する(第1図(C
))。
次にセルファラインに形成されたゲートをマスクに、ソ
ースおよびドレイン領域形成のためヒ素を70 Key
のエネルギーで5 X l O” /i注入する。この
後1000℃のNty!A囲気中でアニールした後、全
面K PSG 818を堆積させ、900℃の水魚  
4゜気雰囲気中でPEGをリフローさせる。次にソース
ドレイン、ゲート領域の一部にコンタクト孔を開孔し、
該コンタクト孔を結んでアルミ配線を行なうことでフロ
ーティングゲート型の不揮発性半導体記憶装置が形成さ
れる。
本実施例によって製作されたフローティングゲート構造
の不揮発性半導体記憶装置は、従来のものに比べ書き込
み/消去の正常動作くり返し回数がほぼ1桁に増えた。
特に単極性パルスを連続印加した場合の装置の寿命は、
コントロールゲート側が負極性のパルスのとき大幅に改
善された。これはフローティングゲートからの不純物拡
散が抑制されていることによる効果であると考えられる
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によればフローティングゲ
ート中の不純物がトンネル酸化膜中に拡散することを有
効に防止できるので、不揮発性半導体記憶装置の性能劣
化を防止し、かつ長寿命を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に係る不揮発性半導体記憶装置
の製造プロセスを説明するための概略断面図、$2図は
従来例に係る不揮発性半導体記憶装置の概略断面図であ
る。 1・・・・・・半導体基体(シリコン)。 2・・・・・・シリコン酸化膜。 8・・・・・・窒化膜。 4・・・・・・フォトレジスト層。 5・・・・・・n 不純物拡散層。 6・・・・・・シリコン酸化膜(ゲート酸化膜)。 7・・・・・・シリコン酸化膜(トンネル酸化膜)。 9・・・・・・多結晶シリコン層(フローティングゲー
ト)。 10.18・・・シリコン酸化膜。 11・・・・・・多結晶シリコン層(コントロールゲー
ト)。 第   1   図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  一導電型半導体基体上に、表面部分が窒化されたシリ
    コン酸化膜からなるトンネル酸化膜と、該トンネル酸化
    膜上にP型不純物であるボロンが拡散された多結晶シリ
    コンからなるフローティングゲートとを有することを特
    徴とする不揮発性半導体記憶装置。
JP20655784A 1984-10-02 1984-10-02 不揮発性半導体記憶装置 Pending JPS6184868A (ja)

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