JPS63229860A - 半導体記憶装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体記憶装置およびその製造方法

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JPS63229860A
JPS63229860A JP62064701A JP6470187A JPS63229860A JP S63229860 A JPS63229860 A JP S63229860A JP 62064701 A JP62064701 A JP 62064701A JP 6470187 A JP6470187 A JP 6470187A JP S63229860 A JPS63229860 A JP S63229860A
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JP
Japan
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film
insulating film
gate
gate insulating
inter
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JP62064701A
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Takao Miura
隆雄 三浦
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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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】 〔概要〕 EPROM、EEPROMにおいて、フローティングゲ
ートをU字型とし、これにコントロールゲートを埋め込
む構造とすることにより電荷蓄積容量を増大し、微細化
する。
〔産業上の利用分野〕
本発明はEPROM、EEPROMの構造とその製造方
法に係わり、特にフローティングゲートの基板への投影
面積を増大することな(、その電荷蓄積容量を増大し、
微細化可能な構造とその製造方法に関する。
従来のE F ROM (Erasable Prog
rammableRead 0nly Memory 
)またはEEPROM(Elect−rically 
Erasable and Programmable
 ROM )においては、微細化を行ったとき、フロー
ティングゲート(FC)部の電荷蓄積容量が減らないよ
うにするためには、コントロールゲー) (CG)とF
C間のゲート間絶縁膜を薄膜化し、CG−FG間静電結
合容量の増大化を図るものが多かった。
然し、この薄膜化の方法によるものはゲート間絶縁膜の
絶縁破壊強度が弱くなる問題があり、限度があり、他の
良好な策が望まれていた。
本発明はゲート間絶縁膜厚さを薄くすることなく、FC
の電荷蓄積容量を増大する構造のEPROM、EEPR
OMを与える方法を提供するものである。
〔従来の技術〕 第3図(a) 〜(c)は従来例におけるEFROM形
成工程を説明するための断面模式図である。
第3図(a)はSi基板上に順次、SiO□膜、ポリシ
リコン(Si)膜、SiO□膜、ポリSiを形成し、そ
の上に電極形成用レジストパターンを形成した状態を示
す。
この図において、21はP型のSt基板で、この表面を
熱酸化して約300人のSiO□膜22膜形2する。つ
いで、ポリSi膜23をCVD法で厚さ約4000人被
着する。ついで、このポリSi膜23の表面を熱酸化し
て厚さ約400人のSiO2膜24膜形4する。この上
にCVD法で厚さ約4000人のポリSi膜25を被着
する。
ついで、この上に厚さ約1μmのレジスト26を塗布し
、バターニングして電極形成用のマスクを形成する。
第3図(b)はCG、FCを形成した後、S/D領域形
成のための砒素イオン注入をした状態を示す。
レジスト26をマスクにして異方性エツチングして両ゲ
ートを形成する。即ち、ガス:  C2ClF5十SF
&、圧カニ  0.2 Torrの条件のもとに、反応
性イオンエツチングして、ポリSi膜25、SiO□膜
24膜上4Si膜23 、SiO□膜22膜形2チング
除去する。このとき、St基板21はこのガスに対して
エツチングレートが小さい。これにより、ポリSi膜2
3によりFCが、ポリSi膜25によりCGが、Sin
g膜22膜上2ゲート酸化膜が、SiO□膜24膜上4
ゲート間絶縁膜が形成される。
ついで、レジスト26を除去、SiおよびポリSi表面
を酸化してSiO□膜27膜厚7約300人形成する。
両ゲート電極をマスクにして砒素(As” )イオン注
入を行い、Si基板表面にイオン注入領域を形成をする
。これは後処理の熱処理でS/D領域28となる。
第3図(c)は絶縁膜を被覆した後、コンタクト孔を開
口しAI電極配線を形成した状態を示す。
Sin、膜或いはP S G (Phospho−5i
licate Glass)膜よりなる絶縁膜29をC
VD法で被着し、これに電極コンタクト孔30を開口し
、AIをスパッタリングで被着しパターニングして電極
配線31を形成する。
このようにして形成したEPROMにおいては、FCは
平板状に形成され、そこに蓄積される電荷蓄積容量は、
ゲート間絶縁膜24の誘電体層を挟んでFG23とCG
25で形成される静電結合容量で決まる。しかしながら
、この静電結合容量を上げるためにゲート間絶縁膜24
の厚さを余り薄くすることは、絶縁破壊強度が弱くなり
問題がある。
従って、電荷のストアマージンを一定限度以上に保つた
めに、電荷蓄積容量を減らすまいとすれば、FG23の
Si基板1上における占有面積を余り小さく出来ず、よ
り微細化することは困難となる。
また、この問題は、EEPROMにあっても、同様であ
った。即ち、EFROMにあっては、紫外線によりFG
中の電荷を消去していたが、このEEFROMでは、S
i基板上のゲート絶縁膜の一部が薄く形成され、この部
におけるトンネル電流でFC中の電荷を消去するもので
、FCとCGとの関係構造は一緒である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来例(7)EPROM、EEPROMにあっては、電
荷のストアマージン或いはゲート間絶縁膜破壊強度の問
題があり、微細化が困難であった。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点の解決は、シリコン基板の表面に近い領域に
、−i電型のチャネル領域を挟んで他の導電型のソース
/ドレイン領域を有し、このシリコン基板の表面上に形
成したゲート絶縁膜を挟んで、その周辺部が上に高く伸
びるU字型断面形状を持つフローティングゲートを有し
、更にこのフローティングゲートの上に形成したゲート
間絶縁膜を挟んでコントロールゲートを有する本発明に
おける半導体記憶装置、および シリコン基板の表面に絶縁膜を形成し、これに開口を設
けたのち、全面にポリシリコン膜を被覆する工程と、前
記開口を保護膜で埋め、この開口部のポリシリコン膜を
保護した後、絶縁膜表面上のポリシリコン膜をエツチン
グ除去する工程と、保護膜を除去した後、開口部に残存
するポリシリコン膜の表面にゲート間絶縁膜を形成した
後、この上にポリシリコン膜を被覆し、このポリシリコ
ン膜をパターニングする工程を含む本発明による半導体
記憶装置の製造方法により達成される。
〔作用〕
EPROM、EEPROMにおいて、FGをU字型とし
、これに対向してゲート間絶縁膜を挟んでCG”を中に
埋め込むように形成することにより、FG−CG間静電
結合容量を確保し、電荷蓄積容量を減することなく、ゲ
ートのSi基板への投影面積を減少し、微細化する。
〔実施例〕
第1図(a)〜(f)は本発明の実施例(1)における
EPROM形成工程を説明するための断面模式図である
第1図(a)はSi基板上にSiO2膜を形成し、これ
に開口し、ゲート酸化膜形成後ポリSi膜を被着し、S
OG膜を被覆した状態を示す。
1はP型のSi基板で、この表面を熱酸化して約300
人のSiO□膜2を形成する。ついで、SiO□膜3を
CVD法で厚さ約400人形成する。
ついで、この5iOz膜3の表面にレジストマスクを形
成しRIE異方性エツチングにより開口5を形成する。
この異方性エツチングはガス:  C)IP。
、圧カニ 0.2 Torrで行う。
ついで、熱酸化してゲート絶縁膜6をSi基板l上に厚
さ約300人形成する。
ついで、ポリSi膜7をCVD法により厚さ約2000
人形成する。
更に、この上にSOG (スピンオングラス)膜8を開
口5を埋め、さらにポリSi膜7の上も被覆するように
塗布する。
第1図(b)はエッチバックし、ポリSi膜表面を露出
後、SiO2膜上のポリSi膜を除去した状態を示す。
ポリSi膜7の表面が露出するまでSOGOsO4ライ
エツチングを行う。ガスはCHF:1、圧力は0.2 
Torrである。
ついで、ポリSi膜7を約2000人ドライエツチング
して、SiO□膜3の表面を露出せしめる。ガスは5i
C1nで、圧力は0.02Torrで行う。
これにより、断面U字型のポリSiよりなるFG7Aが
形成される。
第1図(c)はSOG膜を除去、ポリSi膜表面にゲー
ト間絶縁膜を形成した状態を示す。
SOGOsO4HFでエツチング除去する。SOGはS
iO2より希HFに対してエツチングレート大であるた
め、SiO2膜tの減少は僅がである。
ポリSi膜7の表面を熱酸化してゲート間絶縁膜である
Sin、膜9を約400人形成する。
第1図(d)はポリSi膜を形成し、レジストをマスフ
にしてエツチングしCGを形成した状態を示す。
CVD法によりポリSi膜、1′Iを厚さ約4000人
被覆形成する。
ついで、レジスト11を塗布、パターニングして、これ
をマスクにしてRIE異方性エツチングを行いポリSi
膜/Ftのパターンを形成する。これにより、CG10
Aを形成する。
ガス:  SF6+ CZCIFS 、圧カニ 0.2
 Torrで行う。
第1図(e)はレジスト除去、SiO□膜除去、スルー
酸化膜形成し、砒素イオン注入を行いS / D 領域
を形成した状態を示す。
5iOz膜3をRIE異方性エツチングを行い除去する
。ガス:C肝3 、圧カニ  0.2 Torrで行う
ついで、レジスト11を除去し、熱酸化してSi露出領
域にSi0g膜のスルー酸化膜12を厚さ約300人形
成する。
ついで、両ゲート電極、CG、FGをマスクにして、砒
素(As” )イオン注入を行い、Si基板表面領域に
イオン注入領域を形成する。これは、後の熱処理工程に
より活性化されソース/ドレイン(S/D)領域となる
第1図(f)は絶縁膜形成、コンタクト孔形成、AI電
極をパターニングした状態を示す。
絶縁膜18をCVD法で被着形成する。これはSiO□
膜十PSG膜であってもよいし、又、PSG膜のみであ
ってもよい。
ついで、この絶縁膜18に電極のコンタクト孔14を開
口し、A1をスパッタリングで被着しパターニングして
電極配線15を形成する。
このようにして形成したEPROMにおいては、FGは
その周辺部が上に高く伸びU字型断面形状をもち、CG
はこの内部上方にゲート間絶縁膜を挟んで形成される。
従って、CG−F C間静電結合容量を減することなく
、stg板面へのゲート投影面積を減少することが出来
る。CG−FG間静電容量、従ってFGの電荷蓄積容量
を減することなくパターンの微小化が可能となる。
上記実施例においては、ゲート間絶縁膜とじて熱酸化S
iO□膜を形成していたが、このゲート間絶縁膜として
5iJn膜を使用することも出来る。
即ち、前記第1図(c)において、5OG8を除去して
ポリStのFG7Aを形成後、CVD法で5t3N4膜
を被着形成する。ついで、レジストマスクを用いてFC
?Aより外にはみ出した部分を除去する。このときの異
方性エツチングはCF4.  +02なるガスで、圧力
Q、5 Torrで行う。
第2図(a) 、(b)は本発明の実施例(2)におけ
るEPROM形成工程を説明するための断面模式図であ
る。
この実施例(2)に示すEPROMの前半の工程は、実
施例(1)に示す第1図(a)〜(c)までの工程と同
じ工程をとり形成され、その後第2図(a) 、(b)
の工程へと続く。
第2図(a)はポリSi膜を形成し、レジストをマスク
にしてエツチングしCGを形成した状態を示す。
CVD法によりポリSi膜!澹を厚さ約4000人被覆
形成する。
ついで、レジスト11を塗布、パターニングして、これ
をマスクにして等方性ドライエツチングを行いポリ5t
llff#のパターンを形成する。これにより、CG1
0Bを形成する。
ガス:  CF4.+ 02 、圧カニ 0.7 To
rrでプラズマエツチングを行うと、ポリSiに対して
等方的にエツチングが進むためレジスト11の下にサイ
ドエツチングが生じ、CG10Bの断面形状は矩形型に
近くなる。
第2図(b)はレジスト除去、5iOz膜除去、砒素イ
オン注入によりS/D領域形成、絶縁膜形成、コンタク
ト孔形成、A1電極をパターニングした状態を示す。
SiO□膜3をRIE異方性エツチングで除去し、つい
でレジスト11を除去した後、熱酸化してSi露出領域
に5iOz膜のスルー酸化膜12を形成、As”イオン
注入を行い、S/D領域を形成する。
ついで、絶縁膜18をCVD法で被着形成、これに電極
のコンタクト孔14を開口し、Atをスパッタリングで
被着しパターニングして電極配線15を形成する。
この方法で形成したEPROMではCG−FG間静電結
合容量が実施例(1)のものより若干減少するが、従来
例のものよりは大きくなっており、その効果は期待出来
る。
上記本発明の実施例はEFROMについて説明したが、
EEPROMにおいても同様の効果が期待出来ることは
、従来例の説明における論旨からして明らかである。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように、本発明によれば、EPRO
M、EEPROMにおいて、FC,ゲート間絶縁膜、C
Gで構成する静電結合容量を減らすことなく、即ち、F
Cの電荷蓄積容量を減少することな(、Si基板面への
FCの投影面積を減少出来るのでパターン微小化が可能
となる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(f)は本発明の実施例(1)における
EPROM形成工程を説明するための断面模式図、 第2図(a) 、(b)は本発明の実施例(2)におけ
るEPROM形成工程を説明するための断面模式図、 第3図(a) 〜(c)は従来例におけるEPROM形
成工程を説明するための断面模式図である。 これら図において、 1はSi基板(P型)、 2はSin、膜、 3はSiO□膜、 半悸勃品伝任工 5は開口、 6はゲート絶縁膜(SiO□膜)、 7は、ポリシリコン膜、 7Aはフローティングゲート(F G)、8は保護膜(
SOG膜)、 9はゲート間絶縁膜、 10A 、 10Bはコントロールゲート(CG)、1
1はレジスト、 12はSiO□膜、 13はソース/ドレイン(S/D)領域、14はコンタ
クト孔、 15は電極配線、 黍亡酬の笑列ジテJ(I刀シお(乃rPROM凧収、二
双、Lic+FIVhr=aiw>Mid’1石/図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 〔1〕シリコン基板(1)の表面に近い領域に、一導電
    型のチャネル領域(16)を挟んで他の導電型のソース
    /ドレイン(13)領域を有し、このシリコン基板(1
    )の表面上に形成したゲート絶縁膜(6)を挟んで、そ
    の周辺部が上に高く伸びるU字型断面形状を持つフロー
    ティングゲート(7A)を有し、 更にこのフローティングゲート(7A)の上に形成した
    ゲート間絶縁膜(9)を挟んでコントロールゲート(1
    0A)を有する ことを特徴とする半導体記憶装置。 〔2〕シリコン基板(1)の表面に絶縁膜(3)を形成
    し、これに開口(5)を設けたのち、全面にポリシリコ
    ン膜(7)を被覆する工程と、前記開口(5)を保護膜
    (8)で埋め、この開口(5)部のポリシリコン膜(7
    )を保護した後、絶縁膜(3)表面上のポリシリコン膜
    (7)をエッチング除去する工程と、 保護膜(8)を除去した後、開口(5)部に残存するポ
    リシリコン膜(7)の表面にゲート間絶縁膜(9)を形
    成した後、この上にポリシリコン膜を被覆し、このポリ
    シリコン膜をパタ ーニングする工程を 含むことを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
JP62064701A 1987-03-19 1987-03-19 半導体記憶装置およびその製造方法 Pending JPS63229860A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06252412A (ja) * 1993-02-25 1994-09-09 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法
US5793080A (en) * 1993-10-12 1998-08-11 Lg Semicon Co., Ltd. Nonvolatile memory device
EP0903788A2 (de) * 1997-07-30 1999-03-24 Siemens Aktiengesellschaft Nichtflüchtige Speicherzelle mit hoher Koppelkapazität

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