JPS62235786A - モス型半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

モス型半導体装置およびその製造方法

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JPS62235786A
JPS62235786A JP7875386A JP7875386A JPS62235786A JP S62235786 A JPS62235786 A JP S62235786A JP 7875386 A JP7875386 A JP 7875386A JP 7875386 A JP7875386 A JP 7875386A JP S62235786 A JPS62235786 A JP S62235786A
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JP
Japan
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silicon oxide
oxide film
film
gate electrode
gate
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JP7875386A
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Akira Ando
安東 亮
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はモス型半導体装置およびその製造方法に関し
、特に浮遊ゲート構造を有する改良された不揮発性モス
メモリ装置およびその製造方法に係るものである。
〔従来の技術〕
従来例によるこの種の半導体装置として、浮遊ゲート構
造を有する紫外線消去型の不揮発性モスメモリ装置の概
要を第2図および第3図(a)、(b)。
(c)に示しである。
第2図はこの従来例構成での不揮発性モスメモリ装置の
平面パターン図、第3図(a)、(b)、(c)は第2
図■−■線部における不揮発性モスメモリトランジスタ
の一単位構成を製造工程順に示したそれぞれ断面図であ
る。
これらの各図において、従来例による不揮発性モスメモ
リ装置は、シリコン半導体基板lの一主面」二にあって
、公知のように各素子相互間を分離する比較的厚い酸化
シリコン膜2(第2図にのみ表示)を形成した後、まず
、第3図(a)に示すように、一連の製造工程として、
約300λ程度の第1ゲート酸化シリコン膜3.浮遊ゲ
ートとなる約aoooX程度の第1多結晶シリコン膜4
.この第1多結晶シリコン膜4を熱酸化して得た約50
0A程度の第2ゲート酸化シリコン膜5.および制御ゲ
ートとなる約4000A程度の第2多結晶シリコン膜6
を順次に形成する。
ついで、同図(b)に示すように、不揮発性モスメモリ
トランジスタのソース・ドレイン間隔を決めるために、
レジスト7をマスクにして、前記各膜6ないし3を、自
己整合により上部側から、順次選択的にエツチング除去
してパターニング成形し、半導体基板1のソース拳ドレ
イン該当面を露出させる。
さらに、同図(C)に示すように、前記レジスト7を除
去した後、第2多結晶シリコン膜6をマスクに用い、シ
リコン半導体基板1に対して、同基板1とは反対導電型
の不純物をイオン注入技術により注入し、かつ拡散処理
して、不純物拡散層。
こ〜では不揮発性モスメモリトランジスタのソース領域
8.およびドレイン領域8をそれぞれに形成し、続いて
、層間絶縁膜となるスムースコート膜10、コンタクト
ホール11.アルミ配線層12.およびパッシベーショ
ン膜13をそれぞれに形成するのである。
しかして、この種の浮遊ゲート構造を有する不揮発性モ
スメモリトランジスタにおいては、通常の場合、制御ゲ
ート電極である第2多結晶シリコン膜6とドレイン領域
9とに、高電圧を同時に印加することによって、浮遊ゲ
ート電極である第1多結晶シリコン膜4にホットエレク
トロンを注入するが、この時、ホットエレクトロンの発
生は、ソース領域8.およびドレイン領域8間の電界強
度によって定められる。
そして、不揮発性モスメモリ装置自体の機能としては、
第2図に示す1木宛のアルミ配線層12と第2多結晶シ
リコン膜6とを任意に選択し、それぞれ同時に高電圧を
印加することによって、両者の交点での選択された一単
位メモリトランジスタの浮遊ゲート番とホットエレクト
ロンを注入し、所期の作動を得るものであり、この際9
選択されなかったアルミ配線層12および第2多結晶シ
リコン膜8はGND電位に保持される。
またこ覧で、よく知られているように1個々のアルミ配
線層12列には、それぞれ該当する多くのメモリトラン
ジスタのドレイン領域9が接続されており、セル構造の
何れかにもよるが、通常の場合、 1Mビットメモリに
あっては、 1木のアルミ配線層12に対して、102
4個のメモリトランジスタのドレイン領域8が接続され
るもので、このため、何れか1箇所のメモリトランジス
タがパンチスルーすれば、該当するアルミ配線層12の
電位が低下して、ホットエレクトロンを生じなくなる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、このように自己整合エツチングにより、
第2多結晶シリコン膜6と第1多結晶シリコン膜4とを
エツチング成形して、ソース・ドレイン間隔を設定する
ようにした従来例での浮遊ゲートを有する不揮発性モス
メモリトランジスタにあっては、浮遊ゲート電極である
第1多結晶シリコン膜4のニー、膜下に、シリコン半導
体基板1とは反対導電型の不純物拡散層、ご覧ではドレ
イン領域8が形成されることになるが、この浮遊ゲート
電極としての第1多結晶シリコン膜4と、ドレイン領域
8とのオーバラップ領域部分の容量によって、たとえ制
御ゲート電極である第2多結晶シリコン膜6がGND電
位に保持されていても、ドレイン領域8に高電圧が印加
されたときに、第1多結晶シリコン膜4がドレイン領域
8側の電位に持ち上って、ドレイン・ソース間にリーク
が発生するという不利がある。
従って、この従来構造においては、前記オーバラップ領
域部分の面積を可及的に小さく抑えるために、ソース領
域8.およびドレイン領域8に注入される不純物濃度を
低くしているのであるが、このような手段では、配線と
しての抵抗値が徒らに高くなって、メモリ装置の特性を
悪化させるなどの好ましくない問題点を生ずるものであ
った。
この発明は従来例装置でのこのような問題点を改善する
ためになされたものであって、その目的とするところは
、ドレイン・ソース間にリークを発生する惧れのない、
この種の浮遊ゲート構造を有する不揮発性モスメモリ装
置およびその製造方法を提供することである。
〔問題点を解決するための手段〕
前記目的を達成するために、この発明は、ゲート酸化シ
リコン膜を含むゲート電極のエツジ部に沿って選択的に
酸化シリコン膜を形成させ、この酸化シリコン膜のゲー
ト電極エツジ部周囲での横方向膜厚を、同酸化シリコン
膜下での不純物拡散層部分の横方向拡散深さよりも厚く
したものである。
〔作   用〕
従ってこの発明の場合には、浮遊ゲート電極とドレイン
不純物拡散層とのオーバラップ領域部分の面積を小さく
抑制できて、ドレインφソース間のリークを阻+LL得
るのである。
〔実 施 例〕
以下、この発明に係るモス型半導体装置およびその製造
方法の一実施例につき、第1図(a)ないしくC)を参
照して詳細に説明する。
第1図(a)ないしくC)はこの実施例方法による不揮
発性モスメモリ装置のモスメモリトランジスタの一単位
構成を製造工程順に示したそれぞれ断面図であり、これ
らの各図中、前記第2図、第3図(a)ないしくC)従
来例方法と同一符号は同一または相当部分を示している
この実施例方法においても、まず、前記した第3図(a
)、(b)従来例方法と同様にして、素子間分離のため
のフィールド酸化シリコン膜2を形成したシリコン半導
体基板lの一主面上に、第1ゲート酸化シリコン膜3.
浮遊ゲート電極となる第1多結晶シリコン膜4.第2ゲ
ート酸化シリコン膜5.および制御ゲート電極となる第
2多結晶シリコン膜6をそれぞれ順次に形成した後、ソ
ース・ドレイン間隔を決めるために、レジスト7をマス
クにして、自己整合により上部側から前記各膜6ないし
3を選択的にエツチング除去して成形し、前記シリコン
半導体基板1のソース・ドレイン該当面を露出させてお
く。
ついで、前記状態において、レジスト7を除去した上で
、第1図(a)に示すように、第2多結晶シリコン膜6
をマスクに用い、前記シリコン半導体基板lの露出面か
ら、イオン注入技術により、第1回目の基板とは反対導
電型の不純物、こ−では砒素を1×10′40Il−2
注入して、比較的低濃度の不純物注入層14を形成させ
、続いて、これらの全表面に850℃、シラン/亜酸化
窒素雰囲気中で、気相成長法により約4000Xの酸化
シリコン膜15を形成させる。そしてこの場合、酸化シ
リコン膜15の形成は、比較的高温下でなされるために
、前記成形された各ゲート電極4.6のエツジ部周囲で
の横方向膜厚についても縦方向膜厚とはC同じに約40
0OA となる。
次に、第1図(b)に示すように、前記気相成長された
酸化シリコン膜15を、プラズマ異方性エツチングによ
ってエツチングさせ、前記シリコン半導体基板1面、お
よび第2多結晶シリコン膜6面を再度、露出させる。
この際、前記プラズマ異方性エツチングについては、フ
レオンガスと水素ガス(40%)とを用い、4パスカル
の圧力で行なうが、このエツチング条件では、シリコン
半導体基板l、第2多結晶シリコン膜6と、気相成長さ
れた酸化シリコン膜15とのエツチングレート比がl:
8程度であるために、これらのシリコン半導体基板lお
よび第2多結晶シリコン膜8が露出された段階でエツチ
ングを止めることは容易である。
そして、このように気相成長された酸化シリコン膜15
をエツチング整形させると、この整形操作が異方性エツ
チングによってなされるために、前記の自己整合エツチ
ングされた第1.第2多結晶シリコン膜4.6のエツジ
に沿って、酸化シリコン膜15の一部が残されることに
なり、この残された酸化シリコン膜15の、少なくとも
底部の横方向膜厚は、生成時とは(同じ程度の4000
λに維持される。
続いて、前記残された酸化シリコン膜15および第2多
結晶シリコン膜6をマスクに用い、前記露出されたシリ
コン半導体基板1面、こ〜ではソース・ドレイン該当面
に、イオン注入技術により、第2回目の砒素を4X10
  cm  注入し、それぞれに比較的高濃度の不純物
注入層1Gを形成する。
さらにその後、第1図(C)に示すように、従来例方法
と同様に、これらの全表面に層間絶縁膜となるスムース
コート膜10を形成させた上で、写真製版技術などによ
りコンタクトホール11を開口させて、アルミ配線層1
2を接続させ、かつパッシベーション膜13で被覆処理
させるが、この過程で前記各不純物注入層16が拡散さ
れ、こ〜では不揮発性モスメモリトランジスタのソース
領域17.およびドレイン領域18がそれぞれに形成さ
れるのである。
従って、前記実施例構成による不揮発性モスメモリトラ
ンジスタの場合、浮遊ゲート電極4とドレイン領域18
とのオーバラップ領域部分は、第2多結晶シリコン膜6
をマスクにして注入された。
第1回目の比較的低濃度の不純物拡散層14での横方向
拡散深さによって設定され、かつまた配線としての抵抗
値は、ゲート電極のエツジ部周囲に残された酸化シリコ
ンll115.および第2多結晶シリコン膜6をマスク
にして注入された。第2回目の比較的高濃度の不純物拡
散層16によって設定されることになる。すなわち、こ
の結果、従来例構成でのようなソース領域17とドレイ
ン領域18間のリークを防止できると共に、配線として
の各領域の抵抗値を低下させ得るのであり、さらに配線
としての抵抗値を一層下げるために、前記不純物拡散層
16を深く形成させる場合には、これに対応して前記酸
化シリコン膜15の横方向膜厚、ひいては膜生成時の膜
厚を厚くすればよい。
なお、前記実施例方法においては、ゲート電極エツジ部
周囲での酸化シリコン膜15の形成に先立って、比較的
低濃度の不純物拡散層14を形成する場合について述べ
たが、必要に応じては、この不純物拡散層14の形成を
省略しても、同様な作用。
効果を得ることができる。但し、この不純物拡散層14
を省略する場合には、酸化シリコン膜15のゲート電極
エツジ部周囲での横方向膜厚を、比較的高濃度の不純物
拡散層16の横方向拡散深さの、約5〜6%程度とする
のが効果的である。
〔発明の効果〕
以上詳述したようにこの発明によれば、シリコン半導体
基板の一主面上に、ゲート酸化シリコン膜を介してゲー
ト電極をパターニング形成し、かつ基板面にソース・ド
レイン領域となる不純物拡散層を形成するモス型半導体
装置において、ゲート酸化シリコン膜を含むゲート電極
のエツジ部に沿って選択的に酸化シリコン膜を形成させ
、この酸化シリコン膜のゲート電極エツジ部周囲での横
方向膜厚を、同酸化シリコン膜下での不純物拡散層部分
の横方向拡散深さよりも厚くして、ゲート電極とドレイ
ン不純物拡散層とのオーバラップ領域部分の面積を小さ
くしたので、ドレインーソース領域間のリークを効果的
に防ILでき、装置特性ならびに信頼性を格段に向上し
得るなどの優れた特長を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)ないしくC)はこの発明に係る不揮発性モ
スメモリ装置の一実施例による不揮発性モスメモリトラ
ンジスタの構成を製造工程順に示したそれぞれ断面図で
あり、また第2図は従来例構成での不揮発性モスメモリ
装置の平面パターン図、第3図(a)、(b)、(c)
は第2図m−m線部における不揮発性モスメモリトラン
ジスタの構成を製造工程順に示したそれぞれ断面図であ
る。 1・・・・シリコン半導体基板、3・・・・第1ゲート
酸化シリコン膜、4・・・・第1多結晶シリコン膜(浮
遊ゲート電極)、5・・・・第2ゲート酸化シリコン膜
、8・・・・第2多結晶シリコン膜(制御ゲート電極)
 、 8.17・・・・ソース領域、8,18・・・・
ドレイン領域、10・・・・スムースコート膜(層間絶
縁膜)、11・・・・コンタクトホール、12・・・・
アルミ配線層、13・・・・パッシベーション膜、14
・・・・低濃度不純物注入層、15・・・・酸化シリコ
ン膜、1B・・・・高濃度不純物注入層。 代理人  大  岩  増  雄 第1図 18:ドシイシ4曳りに 第2図 61[464 l 第3図 2争工四i篩。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)シリコン半導体基板の一主面上に、ゲート酸化シ
    リコン膜を介してゲート電極をパターニング形成し、か
    つ同基板面にソース・ドレイン領域となる不純物拡散層
    を形成するモス型半導体装置において、前記ゲート酸化
    シリコン膜を含むゲート電極のエッジ部周囲に沿つて、
    選択的に酸化シリコン膜を形成すると共に、この酸化シ
    リコン膜のゲート電極エッジ部での横方向膜厚を、同酸
    化シリコン膜下での前記不純物拡散層部分の横方向拡散
    深さよりも厚くしたことを特徴とするモス型半導体装置
  2. (2)ゲート電極がゲート酸化シリコン膜中の浮遊ゲー
    トであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    モス型半導体装置。
  3. (3)シリコン半導体基板の一主面上に、ゲート酸化シ
    リコン膜、ゲート電極を順次に形成し、かつこれをパタ
    ーニング成形する工程と、ゲート酸化シリコン膜、ゲー
    ト電極を含む全面に、気相成長法により酸化シリコン膜
    を形成する工程と、気相成長された酸化シリコン膜をプ
    ラズマ異方性エッチングによりエッチングして、前記ゲ
    ート酸化シリコン膜、およびゲート電極のエッジ部周囲
    に沿つて、選択的に酸化シリコン膜を残すと共に、前記
    基板のソース・ドレイン領域該当面を露出させる工程と
    、残された酸化シリコン膜、およびゲート電極をマスク
    に用い、前記基板露出面に不純物を拡散して、ソース・
    ドレイン領域となる不純物拡散層を形成する工程とを含
    み、前記残された酸化シリコン膜のゲート電極エッジ部
    周囲での横方向膜厚を、同酸化シリコン膜下での前記不
    純物拡散層部分の横方向拡散深さよりも厚くしたことを
    特徴とするモス型半導体装置の製造方法。
  4. (4)シリコン半導体基板の一主面上に、第1ゲート酸
    化シリコン膜、ゲート電極となる第1多結晶シリコン膜
    、第2ゲート酸化シリコン膜、および浮遊ゲートとなる
    第2多結晶シリコン膜を順次に形成し、ついでソース・
    ドレイン間隔を決めるように、自己整合エッチングによ
    り、これらの各膜を上部側から順次にエッチング成形し
    てゲート電極を形成する特許請求の範囲第3項記載のモ
    ス型半導体装置の製造方法。
JP7875386A 1986-04-04 1986-04-04 モス型半導体装置およびその製造方法 Pending JPS62235786A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS635570A (ja) * 1986-06-25 1988-01-11 Seiko Instr & Electronics Ltd 半導体不揮発性メモリとその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS635570A (ja) * 1986-06-25 1988-01-11 Seiko Instr & Electronics Ltd 半導体不揮発性メモリとその製造方法

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