JPS6358876A - Non-volatile semiconductor device - Google Patents

Non-volatile semiconductor device

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JPS6358876A
JPS6358876A JP61201669A JP20166986A JPS6358876A JP S6358876 A JPS6358876 A JP S6358876A JP 61201669 A JP61201669 A JP 61201669A JP 20166986 A JP20166986 A JP 20166986A JP S6358876 A JPS6358876 A JP S6358876A
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JP
Japan
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oxide film
groove
diffusion layer
thin film
gate
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JP61201669A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshio Sato
佐藤 佳男
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To improve the injection and elimination efficiency of an electric charge by forming a groove in a diffusion layer formed in a semiconductor substrate and forming local thin film parts of the first oxide film at inner walls of the groove and then forming a floating gate, thereby burying a part of the above film parts in the groove. CONSTITUTION:A groove 26 is formed by etching a portion of the first N-type diffusion layer 23 through an opening part 25 formed at a substrate 21. And an exceedingly thin silicon oxide film 27 formed at inner walls comes to the thin film part of the first gate oxide film. Since the first polysilicon layer 29 left at a gate region serves the purpose of forming a floating gate, it is formed after being buried partially in the groove 26, inner walls of which are covered by the thin film part (that is, thin oxide film 27) of the first gate oxide film 28. Thus, such an arrangement makes it possible to enlarge contact dimensions between the diffusion layer and the floating gate and to improve the efficiency of injection and elimination of an electric charge.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、EEP ROM (Electrical
ly Erasableand Programmab
le Read 0nly Memory )と称され
る不信発性半導体装置7ζ関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) This invention is directed to EEP ROM (Electrical
ly Erasable and Programmab
The present invention relates to a non-volatile semiconductor device 7ζ called "Le Read Only Memory".

(従来の技術) 従来のこの種の不揮発性半導体装置を、第2図に示す従
来の製造方法を参照して製造工程5.項に説明する。な
お、第2図の製造方法は、特開昭61−182267号
公報に開示される。
(Prior Art) A conventional non-volatile semiconductor device of this type is manufactured by manufacturing process 5. with reference to the conventional manufacturing method shown in FIG. This is explained in section. The manufacturing method shown in FIG. 2 is disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 182267/1983.

第2図(a)において、1はP型シリコン単結晶基板で
あり、まずこの基板1の表面部に通常のLOCO8法に
よりフィールド酸化膜2を選択的に形成することにより
、基板面をフィールド領域とアクティブ領域に分ける。
In FIG. 2(a), reference numeral 1 denotes a P-type silicon single crystal substrate. First, a field oxide film 2 is selectively formed on the surface of the substrate 1 by the usual LOCO8 method, thereby converting the substrate surface into a field region. and active area.

次に、アクティブ領域の基板1表面に酸化処理によジシ
リコン酸化膜3を形成する。
Next, a disilicon oxide film 3 is formed on the surface of the substrate 1 in the active region by oxidation treatment.

次に、第2図(b)に示すように、シリコン酸化a3の
一部にホトリングラフィ技術により開口部4を形成する
。そして、この開口部4に対応する部分の基板1表面部
内にイオンインプランテーション技術により第1のN型
拡散層5′f!:形成する。
Next, as shown in FIG. 2(b), an opening 4 is formed in a part of the silicon oxide a3 by photolithography. Then, a first N-type diffusion layer 5'f! is formed in the surface of the substrate 1 in a portion corresponding to the opening 4 by ion implantation technology. :Form.

その後、酸化処理を施すことにより、第1のN型拡散層
5上に第2図1(c)に示すように100^厚程度の非
常に薄いシリコン酸化膜6を形成する。この時、シリコ
ン酸化膜3は500人厚程度となり、このシリコン酸化
膜3と前記シリコン酸化膜6とにより局所的に薄膜部を
有する第1のf−)酸化膜7が製造される。
Thereafter, by performing oxidation treatment, a very thin silicon oxide film 6 of about 100^ thickness is formed on the first N-type diffusion layer 5, as shown in FIG. 2(c). At this time, the silicon oxide film 3 has a thickness of about 500 nm, and the silicon oxide film 3 and the silicon oxide film 6 form a first f-) oxide film 7 having locally thin film portions.

次に、第2図(d)に示す第1のポリシリコン層8゜!
22のゲート酸化膜9および第2のポリシリコン層10
(第1および第2のポリシリコン層8.10には不純物
がMa度にドーグされる)と順次全面をで形成した後、
これらと前記第1のゲート酸化膜7をホトリソ技術によ
りパターニングすることにより、それらを第2図(d)
に示すようにr−)領域にのみ残す。
Next, the first polysilicon layer 8° shown in FIG. 2(d) is formed.
22 gate oxide film 9 and second polysilicon layer 10
(The first and second polysilicon layers 8 and 10 are doped with impurities to Ma degree).
By patterning these and the first gate oxide film 7 by photolithography, they are formed as shown in FIG. 2(d).
As shown in , it is left only in the r-) region.

その後、前記パターニングにより露出した基板1の表面
部にソース・ドレイン領域となる第2のN型拡散層11
a、llbを自己整合技術により前記第2図(d)に示
すように形成する。この時、前記JlのN型拡散層5が
ドレイン領域としての一部の第2のN型拡散層11bと
接触し電気的に導通した状態となり、第1のN型拡散層
5はドレイン領域の一部となる。
After that, a second N-type diffusion layer 11 which becomes a source/drain region is formed on the surface of the substrate 1 exposed by the patterning.
A, llb are formed by self-alignment technique as shown in FIG. 2(d). At this time, the N-type diffusion layer 5 of Jl comes into contact with a part of the second N-type diffusion layer 11b serving as the drain region and becomes electrically conductive, and the first N-type diffusion layer 5 of the drain region Become a part.

しかる後、第2のポリシリコン層10.第2のr−ト酸
化膜9.第1のポリシリコン層8および第1のP−ト酸
化膜7からなる積層体の表面に第2図(e)に示すよう
にシリコン酸化1漠12(絶縁膜)を形成した後、同図
に示すように全面にPSGなどの中間絶縁膜13を形成
し、さらにこの中間絶縁、摸13と前記シリコン酸化膜
12にホトリソグラフィ技術によりコンタクト穴14a
、14b。
Thereafter, a second polysilicon layer 10. Second r-t oxide film 9. After forming a silicon oxide film 12 (insulating film) on the surface of the laminate consisting of the first polysilicon layer 8 and the first P-oxide film 7, as shown in FIG. As shown in FIG. 3, an intermediate insulating film 13 such as PSG is formed on the entire surface, and contact holes 14a are formed in this intermediate insulating film 13 and the silicon oxide film 12 by photolithography.
, 14b.

14c’z開ける。さらに、このコンタクト穴14a。Open 14c’z. Furthermore, this contact hole 14a.

14b、14cを通して第2のN型拡散層11a。The second N-type diffusion layer 11a passes through 14b and 14c.

11bおよび第2のポリシリコン層10に接続されるア
ルミ配線15a、15b、15cを形成し、最後に図示
しない保護膜を形成する。
Aluminum wirings 15a, 15b, and 15c connected to 11b and the second polysilicon layer 10 are formed, and finally a protective film (not shown) is formed.

(発明が解決しようとする問題点) しかるに、上記のようにして製造された従来の装設では
、微細化に伴ない第1のゲート酸化膜7の局所的な薄膜
部(シリコン酸化、摸6)が小さくなると、該薄膜部を
通して第1のポリシリコン層8(フローティングゲート
)に対して行われる電荷の注入および消去効圭が低下し
てしまうという欠点があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the conventional device manufactured as described above, local thin film portions of the first gate oxide film 7 (silicon oxide, ) becomes smaller, the disadvantage is that the charge injection and erasing efficiency performed on the first polysilicon layer 8 (floating gate) through the thin film portion decreases.

この発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的は
、第1のP−)酸化膜の局所的な薄膜部の面積が縮小さ
れても、該薄膜部を通してフローティングゲートに対し
て行われる電荷の注入および消去効率を高くとることが
できる不揮発性半導体装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above points, and its object is to provide a floating gate through the first P-) oxide film even if the area of the local thin film portion is reduced. An object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor device that can have high charge injection and erasing efficiency.

(問題点を解決するための手段) この発明では、半導体基板に形成された拡散層内に溝を
形成し、その内壁に第1のゲート酸化膜の局所的な薄膜
部を形成し、さらにその溝内に一部埋め込んでフローテ
ィングゲートを形成する。
(Means for Solving the Problems) In the present invention, a trench is formed in a diffusion layer formed in a semiconductor substrate, a local thin film portion of a first gate oxide film is formed on the inner wall of the trench, and A floating gate is formed by partially filling the trench.

(作用) このような構成においては、第1のy−4酸化嘆の局所
的な薄膜部の面積が縮小されても、該薄膜部を払んで接
触する拡散層とフローティングゲートとの面、損を、溝
の側面によって大きくとることができる。
(Function) In such a configuration, even if the area of the local thin film portion of the first Y-4 oxidation layer is reduced, the surface of the floating gate and the diffusion layer that come into contact by brushing off the thin film portion, the damage can be increased depending on the side surface of the groove.

(’t4Zi’4例) 以下、この発明の不揮発1半導体装置の一実施例を、第
1図を参照して製造工程頭に説明する。
(Example of 't4Zi') An embodiment of a non-volatile semiconductor device of the present invention will be described below with reference to FIG. 1, starting from the beginning of the manufacturing process.

第1図(a)において、21はP型シリコン単結晶基板
(半導体基板)であり、まず、この基板21の表面部に
通常のLOCO8法によりフィールド酸化膜22を選択
的に形成することにより、基板面をフィールド領域とア
クティブ領域に分ける。次に、アクティブ領域の基板2
1表面部内の一部分にイオンイングランチージョンによ
り第1のN型拡散層23を形成し、アニール処理により
成る程度の深さまで拡散させる。その後、この第1のN
型拡散層23の表面を含むアクティブ領域の基板21全
表面にシリコン酸化膜24を500人厚程度に形成する
In FIG. 1(a), 21 is a P-type silicon single crystal substrate (semiconductor substrate). First, a field oxide film 22 is selectively formed on the surface of this substrate 21 by the usual LOCO8 method. The substrate surface is divided into a field area and an active area. Next, the active area substrate 2
A first N-type diffusion layer 23 is formed in a portion of one surface by ion implantation, and is diffused to a depth that can be achieved by annealing. Then this first N
A silicon oxide film 24 is formed to a thickness of approximately 500 nm over the entire surface of the substrate 21 in the active region including the surface of the type diffusion layer 23 .

その後、第1図(b)に示すように、シリコン酸化膜2
4に、前記第1のN型拡散層23上にて開口部25をホ
トリソグラフィ技術により形成する。
After that, as shown in FIG. 1(b), the silicon oxide film 2
4, an opening 25 is formed on the first N-type diffusion layer 23 by photolithography.

そして、その開口部25全通してRIE技術により第1
のN型拡散層23の一部分をエツチングすることにより
、同図に示すように第1のN型拡散j脅23内に溝26
を形成する。
Then, through the entire opening 25, the first
By etching a portion of the N-type diffusion layer 23, a groove 26 is formed in the first N-type diffusion layer 23 as shown in the figure.
form.

次いで、その溝26の内壁に第1図(C)に示すように
100^厚程度の非常に薄いシリコン酸化膜27を形成
する。この薄いシリコン酸化膜27は第1のr−)酸化
膜の薄膜部であり、このシリコン酸化膜27と前記50
0^厚程度のシリコン酸化膜24とにより局所的に薄膜
部を有する第1のダート酸化・メ28が形成される。
Next, a very thin silicon oxide film 27 of about 100^ thickness is formed on the inner wall of the groove 26, as shown in FIG. 1(C). This thin silicon oxide film 27 is a thin film part of the first r-) oxide film, and this silicon oxide film 27 and the
A first dirt oxide film 28 having a locally thin film portion is formed by the silicon oxide film 24 having a thickness of about 0^.

その後は、第1図(d)に示す第1のポリシリコン層2
9.第2のf−)酸化膜30および第2のポリシリコン
層31(第1および第2のポリシリコン層29.31に
は不純物が高濃度にドーグされる)を順次全面に形成し
fc後、これらと前記第1のP−ト酸化嘆28をホトリ
ソ技術によυノンターニングすることにより、それらを
第1図(d)に示すようにr−ト領域にのみ残す。さら
に、七〇/9ターニングにより露出した基板21の衣面
部にンース・ドレイン領域となる第2のN型拡散層32
a。
After that, the first polysilicon layer 2 shown in FIG.
9. Second f-) Oxide film 30 and second polysilicon layer 31 (the first and second polysilicon layers 29 and 31 are doped with impurities at a high concentration) are sequentially formed on the entire surface, and after fc, By non-turning these and the first P-oxide layer 28 by photolithography, they are left only in the r-tone region as shown in FIG. 1(d). Furthermore, a second N-type diffusion layer 32 is formed on the surface of the substrate 21 exposed by the 70/9 turning process to become a drain region.
a.

32bを自己整合技術により形成する。さらに、第2の
ポリシリコン層31.第2のゲート酸化膜30、第1の
ポリシリコン層29および第1のr−ト酸化428から
なる積層体の表面にシリコン酸化膜33(絶縁膜)を形
成した後、全面にPSGなどの中間絶縁膜34を形成し
、この中間絶縁膜34とシリコン酸化、933にホトリ
ン技術によりコンタクト穴35a、35b、35cを開
けた後、アルミ配置’9j36a、36b、36cを形
成し、最後に図示しない保j膜を形成する。
32b is formed by self-alignment technique. Furthermore, a second polysilicon layer 31. After forming a silicon oxide film 33 (insulating film) on the surface of the laminate consisting of the second gate oxide film 30, the first polysilicon layer 29 and the first r-oxide 428, an intermediate film such as PSG is formed on the entire surface. After forming the insulating film 34, forming contact holes 35a, 35b, and 35c in the intermediate insulating film 34 and silicon oxide layer 933 using photorin technology, forming aluminum arrangements '9j 36a, 36b, and 36c, and finally forming a protective layer (not shown). j form a film.

なお、ゲート領域に残された第1のポリシリコン層29
はフローティングr−トを形成するものであり、このフ
ローティングr−)(第1のポリシリコン層29)は、
第1のr−ト酸化膜28の薄膜部(シリコン酸化膜27
)で内壁が覆われた溝26内に一部埋め込まれて形成さ
れることになる。
Note that the first polysilicon layer 29 left in the gate region
forms a floating r-t, and this floating r-) (first polysilicon layer 29) is
Thin film portion of first r-to oxide film 28 (silicon oxide film 27
) is formed by being partially embedded in the groove 26 whose inner wall is covered.

また、第1のN型拡散層23は、ドレイン領域としての
一部の第2のN型拡散層32bと接触し電気的に導通し
念状態となり、ドレイン領域の一部となる。
Further, the first N-type diffusion layer 23 comes into contact with a part of the second N-type diffusion layer 32b serving as a drain region, becomes electrically conductive, and becomes a virtual state, and becomes a part of the drain region.

以上のように、この発明の一実施例では、第1のN型拡
散層23に溝26が形成され、その内壁に第1のf−)
酸化膜28の局所的な薄膜部(シリコン酸化膜27)が
形成され、その溝26内に一部埋め込まれてフローティ
ングf−1(第10ポリシリコン層29)が形成される
ことになる。
As described above, in one embodiment of the present invention, the groove 26 is formed in the first N-type diffusion layer 23, and the first f-)
A local thin film portion (silicon oxide film 27) of the oxide film 28 is formed, and a portion of the trench 26 is buried to form a floating f-1 (tenth polysilicon layer 29).

したがって、第1のr−ト酸化膜28の局所的な薄膜部
の面積が縮小されても、該薄膜部を挾んで接触する拡散
層とフローティングゲートとの面積は、溝26の側面に
よって大きくとれるようになる。例えば、溝26の開口
部の面積が1.5 X 1,5μばである時、溝26の
深さを0.3μmとすれば、溝26側面の面積は0.3
 X 1.5 X 4 = 1,8μゴとな9、接触面
積は従来08割も増加した。そして、その結果、第1の
ダート酸化膜28の薄膜部を通してフローティングゲー
トに対して電荷の注入・消去を行う際の注入・消去電流
も8割増加となり、注入・消去効率が非常に向上する。
Therefore, even if the area of the local thin film portion of the first r-t oxide film 28 is reduced, the area of the floating gate and the diffusion layer that sandwich and contact the thin film portion can be increased by the side surfaces of the trench 26. It becomes like this. For example, if the area of the opening of the groove 26 is 1.5 x 1.5 μm and the depth of the groove 26 is 0.3 μm, the area of the side surface of the groove 26 is 0.3 μm.
X 1.5 X 4 = 1.8μ (9) The contact area has increased by 0.80% compared to before. As a result, the injection/erasing current when injecting/erasing charges to the floating gate through the thin film portion of the first dirt oxide film 28 increases by 80%, and the injection/erasing efficiency is greatly improved.

(発明の効果) 以上詳細に説明したように、この発明の装置によれば、
半導体基板に形成された拡散層内に溝を形成し、その内
壁に、′glのダート酸化1漠の局所的な薄膜部を形成
し、その溝内に一部埋め込んでフローティングr−)を
形成したので、前記薄)漠部の面積が縮小されても、溝
の側面を利用して拡散層とフローティングr−トとの前
記薄膜部を挾んでの接触面積を大きくとることができ、
薄膜部を通シてフローティングゲートに対して行われる
電荷の注入あ・よび消去効率を高くとることができる。
(Effects of the Invention) As explained in detail above, according to the device of the present invention,
A groove is formed in the diffusion layer formed in the semiconductor substrate, a local thin film portion of 'gl dirt oxidation 1 is formed on the inner wall of the groove, and a part of the groove is buried to form a floating r-). Therefore, even if the area of the thin film part is reduced, it is possible to increase the contact area between the diffusion layer and the floating r-t by sandwiching the thin film part by using the side surfaces of the groove.
Charge injection and erasing efficiency performed on the floating gate through the thin film portion can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の不揮発性半導体装置の一実施例を説
明するための製造工程断面図、第2凶は従来の装置2I
−説明するための製造工程断面図である。 21・・・P型シリコン単結晶基板、23・・・第1の
N型拡散層、24・・・シリコン酸化)漠、26・・・
n127・・・シリコン酸化膜、28・・・WJlのr
−ト酸化膜、29・・・第1のポリシリコン層、32a
、32b・・・第2のN型拡散層。 特許出願人 沖電気工業株式会社 代理人 弁理士  菊  池      弘  −1に
′3・−・・h :1−発B門−大オセ1列?:光Bハオろt−灼の製t
フェ1■牟筐1コ32o、32b  ?211N”!−
徂敗4下11’!−夫万セ1デ1乞状−lハ1ろT=め
の)斥1工Tヱ断面口第11 丈末X石乞誂明T名r: /、 I−+製1ユu1昨面
囚72図 夜米裂I乞誂褐するr;めの製造上↑!狸なi図72図
FIG. 1 is a cross-sectional view of the manufacturing process for explaining one embodiment of the non-volatile semiconductor device of the present invention, and the second figure is a conventional device 2I.
- It is a manufacturing process sectional view for explanation. 21... P type silicon single crystal substrate, 23... First N type diffusion layer, 24... Silicon oxide), 26...
n127...silicon oxide film, 28...r of WJl
- oxide film, 29...first polysilicon layer, 32a
, 32b... second N-type diffusion layer. Patent Applicant Oki Electric Industry Co., Ltd. Representative Patent Attorney Hiroshi Kikuchi -1 to '3...h: 1-B Gate-Ose 1 row? : Light B Haoro t-Saku no Sei t
Fe 1 ■ Muko 1ko 32o, 32b? 211N"!-
Defeat 4-11'! -fumanse1de1beggar-lha1roT=meno)ko1workTヱsectionmouth 11th length Prisoner 72 picture night rice cracking I beg for browning r; production of ↑! raccoon i figure 72 figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 半導体基板に形成された拡散層上に第1のゲート酸化膜
の局所的な薄膜部が位置し、その薄膜部を通してフロー
ティングゲートに対する電荷の注入および消去を行うよ
うにした不揮発性半導体装置において、 (a)前記拡散層内に溝を形成し、 (b)その溝の内壁に第1のゲート酸化膜の局所的な薄
膜部を形成し、 (c)この薄膜部で覆われた前記溝内に一部埋め込んで
フローテイングゲートを形成するようにしたことを特徴
とする不揮発性半導体装置。
[Claims] A non-volatile device in which a local thin film portion of the first gate oxide film is located on a diffusion layer formed on a semiconductor substrate, and charges are injected and erased to and from the floating gate through the thin film portion. In the semiconductor device, (a) a groove is formed in the diffusion layer, (b) a local thin film portion of a first gate oxide film is formed on the inner wall of the groove, and (c) the thin film portion is covered with the thin film portion. A nonvolatile semiconductor device, wherein a floating gate is formed by partially filling the groove.
JP61201669A 1986-08-29 1986-08-29 Non-volatile semiconductor device Pending JPS6358876A (en)

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