JPS6393159A - メモリセル - Google Patents
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- JPS6393159A JPS6393159A JP62225120A JP22512087A JPS6393159A JP S6393159 A JPS6393159 A JP S6393159A JP 62225120 A JP62225120 A JP 62225120A JP 22512087 A JP22512087 A JP 22512087A JP S6393159 A JPS6393159 A JP S6393159A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types 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
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/788—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with floating gate
- H01L29/7881—Programmable transistors with only two possible levels of programmation
- H01L29/7884—Programmable transistors with only two possible levels of programmation charging by hot carrier injection
- H01L29/7885—Hot carrier injection from the channel
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B41/00—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
- H10B41/30—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the memory core region
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Static Random-Access Memory (AREA)
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】
本発明は半導体メモリ装置に関するものであり、特に電
気的に消去可能でプログラム可能なフローティングゲー
ト型の読出し専用メモリに関するものである。電荷を保
持するフローティングゲートを用いた不揮発性メモリ装
置はディビット・ジ工−・マツケルロイ(Oavid
J、 HcEIroy)に付与された米国特許第4.1
22.544号、0−レンズ・ニス・ウオール(Law
rence S、 Wall)に付与された米国特許第
4.112.509号、シムコ(Simko )らに付
与された米国特許第3,984゜822号に開示された
1居ポリシリコン製法によりつくられる。前二者の特許
は共にテキサスインスツルメンツ社に譲渡された。これ
らの装置はマイクロコンピュータ、特にプログラム開発
に広く使われている。マツケルロイの特許による装置は
過消去の問題を解決するために直列のエンハンスメント
トランジスタを用いており、フローティングゲートの下
のチャネルがデプリーションモードになって、コントロ
ールゲートに加わる電圧がゼロであってもメモリトラン
ジスタが導通ずるようになっていた。しかし読出し妨害
状態と過消去現象とを避けるために、また速度を改良す
るために、消去窓を存するセルが開発され、それは19
79年1月5日に出願されたゲッタマンとチンによる係
属中の米国特許出願用1.095号と第1.097号に
開示されている。これらの特許出願はテキサスインスツ
ルメンツ社に譲渡された。
気的に消去可能でプログラム可能なフローティングゲー
ト型の読出し専用メモリに関するものである。電荷を保
持するフローティングゲートを用いた不揮発性メモリ装
置はディビット・ジ工−・マツケルロイ(Oavid
J、 HcEIroy)に付与された米国特許第4.1
22.544号、0−レンズ・ニス・ウオール(Law
rence S、 Wall)に付与された米国特許第
4.112.509号、シムコ(Simko )らに付
与された米国特許第3,984゜822号に開示された
1居ポリシリコン製法によりつくられる。前二者の特許
は共にテキサスインスツルメンツ社に譲渡された。これ
らの装置はマイクロコンピュータ、特にプログラム開発
に広く使われている。マツケルロイの特許による装置は
過消去の問題を解決するために直列のエンハンスメント
トランジスタを用いており、フローティングゲートの下
のチャネルがデプリーションモードになって、コントロ
ールゲートに加わる電圧がゼロであってもメモリトラン
ジスタが導通ずるようになっていた。しかし読出し妨害
状態と過消去現象とを避けるために、また速度を改良す
るために、消去窓を存するセルが開発され、それは19
79年1月5日に出願されたゲッタマンとチンによる係
属中の米国特許出願用1.095号と第1.097号に
開示されている。これらの特許出願はテキサスインスツ
ルメンツ社に譲渡された。
これらの先行技術のフローティングゲート型の電気的に
消去可能なEPROMのセルの寸法はその配置のために
大きく、またその製法のために他の特質が必要であった
。シリコンの所定の面積により多くのセルを高密度に実
装するために、且つ又は原価を下げて製造の歩留りを向
上させるために、セルの大きさはもつと小さいことが望
ましい。
消去可能なEPROMのセルの寸法はその配置のために
大きく、またその製法のために他の特質が必要であった
。シリコンの所定の面積により多くのセルを高密度に実
装するために、且つ又は原価を下げて製造の歩留りを向
上させるために、セルの大きさはもつと小さいことが望
ましい。
本発明の主目的は改良された電気的に消去可能で、プロ
グラム可能なメモリを提供することである。他の目的は
ヒルの寸法を小さくした電気的に消去可能なEPROM
を提供することである。更に伯の目的はより効率的な方
法によりつくられる高密度実装の電気的に消去可能なE
PROMセルアレイを提供することである。
グラム可能なメモリを提供することである。他の目的は
ヒルの寸法を小さくした電気的に消去可能なEPROM
を提供することである。更に伯の目的はより効率的な方
法によりつくられる高密度実装の電気的に消去可能なE
PROMセルアレイを提供することである。
これらの目的を達成するために、本発明によれば、フロ
ーティングゲートを作る多結晶シリコン層をチャンネル
領域外に延在させ消去窓部分を作り、フローティングゲ
ートのメモリ状態を消去するために用いる消去線の下に
高濃度領域を設ける。
ーティングゲートを作る多結晶シリコン層をチャンネル
領域外に延在させ消去窓部分を作り、フローティングゲ
ートのメモリ状態を消去するために用いる消去線の下に
高濃度領域を設ける。
この高濃度領域は消去線の電位に対して電気的シールド
の役を果す。たとえば高濃度領域を接地電位に保持する
ことにより、消去線と電界効果トランジスタとの闇の干
渉を防ぐことができる。又この構成により電界効果トラ
ンジスタのソース・ドレイン問にはチャンネル以外は不
要となり、電界効果トランジスタのゲインを上げ、かつ
セルの寸法を小さくすることができる。
の役を果す。たとえば高濃度領域を接地電位に保持する
ことにより、消去線と電界効果トランジスタとの闇の干
渉を防ぐことができる。又この構成により電界効果トラ
ンジスタのソース・ドレイン問にはチャンネル以外は不
要となり、電界効果トランジスタのゲインを上げ、かつ
セルの寸法を小さくすることができる。
本発明の1実施例によれば、セルの寸法を小さく保った
まま、ポリシリコンのフローティングゲートのための消
去窓をたとえばポリシリコンである消去線の下に設ける
ことで70−テインググート型の電気的に消去可能でプ
ログラム可能なメモリセルが得られる。消去窓は制御ゲ
ートの下にはないので、読出し機構により蓄積された電
荷が減衰することが防止できる。
まま、ポリシリコンのフローティングゲートのための消
去窓をたとえばポリシリコンである消去線の下に設ける
ことで70−テインググート型の電気的に消去可能でプ
ログラム可能なメモリセルが得られる。消去窓は制御ゲ
ートの下にはないので、読出し機構により蓄積された電
荷が減衰することが防止できる。
本発明の新規な特徴と思われることは特許請求の範囲の
項に記載しである。しかし発明の他の特徴や利点及び発
明それ自身をよく理解していただくために、以下図面を
参照しながら詳細に説明する。
項に記載しである。しかし発明の他の特徴や利点及び発
明それ自身をよく理解していただくために、以下図面を
参照しながら詳細に説明する。
第1図、第2図、第3図を参照すると、本発明によりつ
くられた電気的に消去可能で、プログラム可能な読出し
専用メモリが示されている。アレイは多数のセル10か
ら成るが、そのうち4個のみが示されている。各セルは
メモリトランジスタQ1と、直列エンハンスメントトラ
ンジスタQ2と、消去窓Cとを含む。メモリトランジス
タは制御ゲート11とソース12とドレイン13とを有
する。ゲート11はポリシリコンストリップ14と15
の一部であり、14ど15はアレイのXアドレス線であ
る。ソース12はエンハンスメントトランジスタQ2を
経由して細長いN十拡散領域16に接続しており、16
はアース又はVSSに接続している。ドレイン13は金
属−シリコン接触17を介して金属ストリップ18に接
続しているN十拡散領域の一部であり、18はY出力線
である。フローティングゲート19は1111制御ゲー
ト11と各トランジスタQ1のチャネルどの間に挿入さ
れている。P十タンク20が各ヂャネル領域に設けられ
ており、これはプログラミング特性を最適化するための
ものである。
くられた電気的に消去可能で、プログラム可能な読出し
専用メモリが示されている。アレイは多数のセル10か
ら成るが、そのうち4個のみが示されている。各セルは
メモリトランジスタQ1と、直列エンハンスメントトラ
ンジスタQ2と、消去窓Cとを含む。メモリトランジス
タは制御ゲート11とソース12とドレイン13とを有
する。ゲート11はポリシリコンストリップ14と15
の一部であり、14ど15はアレイのXアドレス線であ
る。ソース12はエンハンスメントトランジスタQ2を
経由して細長いN十拡散領域16に接続しており、16
はアース又はVSSに接続している。ドレイン13は金
属−シリコン接触17を介して金属ストリップ18に接
続しているN十拡散領域の一部であり、18はY出力線
である。フローティングゲート19は1111制御ゲー
ト11と各トランジスタQ1のチャネルどの間に挿入さ
れている。P十タンク20が各ヂャネル領域に設けられ
ており、これはプログラミング特性を最適化するための
ものである。
各エンハンスメントトランジスタQ2はゲート11′を
会み、11′は制御ゲート11の延長であるが、フロー
ティングゲート19を間にはさんでいない。トランジス
タQ2のソースはN十領域16により形成されており、
ドレインはトランジスタQ1がオンになったときのトラ
ンジスタQ1の反転チャネルの端により形成される。消
去窓Cは第1届の多結晶シリコンのセグメント21の上
につくられており、21はフローティングゲート19を
延長したものである。第3層の多結晶シリコンストリッ
プ22が図面中を上下に伸びて、薄い酸化物層23の上
の領域に消去窓Cの上方電極を形成づる。酸化物層23
は消去のためのトンネル効果を最適にするように選択さ
れた工程により形成される。
会み、11′は制御ゲート11の延長であるが、フロー
ティングゲート19を間にはさんでいない。トランジス
タQ2のソースはN十領域16により形成されており、
ドレインはトランジスタQ1がオンになったときのトラ
ンジスタQ1の反転チャネルの端により形成される。消
去窓Cは第1届の多結晶シリコンのセグメント21の上
につくられており、21はフローティングゲート19を
延長したものである。第3層の多結晶シリコンストリッ
プ22が図面中を上下に伸びて、薄い酸化物層23の上
の領域に消去窓Cの上方電極を形成づる。酸化物層23
は消去のためのトンネル効果を最適にするように選択さ
れた工程により形成される。
各セルにおいて薄いゲート酸化物層24により第1層の
フローティングゲート19をシリコン表面から分離し、
他の薄い熱酸化l!25によりフローティングゲート1
9を第2層のυ1@ゲート11から分離する。
フローティングゲート19をシリコン表面から分離し、
他の薄い熱酸化l!25によりフローティングゲート1
9を第2層のυ1@ゲート11から分離する。
第3層のポリシリコン層が第2層の上に重なる場合には
、第2層と第3Fmとは酸化物!j26により絶縁され
る。堆積による厚い酸化物層27が上層のポリシリコン
層の上にある。厚いフィールド酸化膜1!28がトラン
ジスタ又は拡散による相互接続部により占められていな
い部分をおおい、P+チャネルストップ領域がずぺての
厚いフィールド酸化膜の下に形成されている。もつと薄
いフィールド酸化被膜29がN十拡散領域13と16と
をおおっている。
、第2層と第3Fmとは酸化物!j26により絶縁され
る。堆積による厚い酸化物層27が上層のポリシリコン
層の上にある。厚いフィールド酸化膜1!28がトラン
ジスタ又は拡散による相互接続部により占められていな
い部分をおおい、P+チャネルストップ領域がずぺての
厚いフィールド酸化膜の下に形成されている。もつと薄
いフィールド酸化被膜29がN十拡散領域13と16と
をおおっている。
シリコンバーに形成されるアレイはビット密度によるが
典型的に64キロ又は128キロビツトのセルを含み、
バーの大きさは一辺が200ミル(5,08麿)即ち面
積が40.000平方ミル(25,8aw2)である。
典型的に64キロ又は128キロビツトのセルを含み、
バーの大きさは一辺が200ミル(5,08麿)即ち面
積が40.000平方ミル(25,8aw2)である。
図示した4個のセルはバーのほんの一部分であり、多分
その幅は1ミル(25,4μm)程度である。64キロ
ビツトのセルアレイは14と15のようなXアドレス線
を256本と、線18のようなYI&を256本要し、
これによって65,536ビツトを構成する。
その幅は1ミル(25,4μm)程度である。64キロ
ビツトのセルアレイは14と15のようなXアドレス線
を256本と、線18のようなYI&を256本要し、
これによって65,536ビツトを構成する。
セルアレイはフローティングゲート19に電子を注入す
ることによってプログラムされる。それには多結晶シリ
コンストリップ14.15のうち1本と、Y線18のう
ち1本とを選択して高電圧を印加し、選択されたセル1
oのしきい値電圧をある伯に高める。この値以上の論理
レベル電圧がアドレス線14.15等に加えられると、
セルはオンになる。このように、ドレイン13と制御ゲ
ート11とに典型的に+25ボルトの直流高電圧を印加
し、ソース12にVssを印加することにより、セル1
0がプログラムされる。チャネルに大電流が流れ、その
ために高エネルギー状態の電子がゲート酸化膜層24を
通り抜番プ、フローティングゲート19を充電する。プ
ログラミング電圧が除去された後、フローティングゲー
トは充電されたままになっている。ゲートあるいはドレ
インのいずれかに低電圧が印加されている他のセルは影
響されない。即ち第1図の配置でもしX線14と上方の
Yl!J18とが高電位で、X線15と他のY線18が
低電圧であるならば、上方左のセル10はそのフローテ
ィングゲートが充電されてプログラムされるが、他の3
つのセルはプログラムされない。
ることによってプログラムされる。それには多結晶シリ
コンストリップ14.15のうち1本と、Y線18のう
ち1本とを選択して高電圧を印加し、選択されたセル1
oのしきい値電圧をある伯に高める。この値以上の論理
レベル電圧がアドレス線14.15等に加えられると、
セルはオンになる。このように、ドレイン13と制御ゲ
ート11とに典型的に+25ボルトの直流高電圧を印加
し、ソース12にVssを印加することにより、セル1
0がプログラムされる。チャネルに大電流が流れ、その
ために高エネルギー状態の電子がゲート酸化膜層24を
通り抜番プ、フローティングゲート19を充電する。プ
ログラミング電圧が除去された後、フローティングゲー
トは充電されたままになっている。ゲートあるいはドレ
インのいずれかに低電圧が印加されている他のセルは影
響されない。即ち第1図の配置でもしX線14と上方の
Yl!J18とが高電位で、X線15と他のY線18が
低電圧であるならば、上方左のセル10はそのフローテ
ィングゲートが充電されてプログラムされるが、他の3
つのセルはプログラムされない。
次の状態をつくるとフローティングゲート19の電荷が
酸化膜層23を通ってポリシリコンのストリップ22に
消費して、セルのプログラムはこわされる、即ち消去さ
れる。その状態とはストリップ22を高電位+25ボル
トに、線16をVssに、線18をVssに、アドレス
1!14又は15を+25ボルトに保つことである。
酸化膜層23を通ってポリシリコンのストリップ22に
消費して、セルのプログラムはこわされる、即ち消去さ
れる。その状態とはストリップ22を高電位+25ボル
トに、線16をVssに、線18をVssに、アドレス
1!14又は15を+25ボルトに保つことである。
読出し時には、×アドレス線14又は15、即ち64キ
ロビツトアレイの256木のうち1本を選び、選んだ線
を論Jl!ルベル即ち約+5■に保つ、残りのXアドレ
ス線をyss、即ち論理Oレベルに保つ。Y出力線を2
56本のうちから1本選ぶ。この線はYデコーダを経由
して出力に接続ゴる。通常ダイナミックメモリならば、
Y線はアクセスサイクルに先立ってプリチャージされる
であろう。したがってアドレスされたX線とY線との交
点の選択されたセル10が1にプログラムされているか
Oにプログラムされているかにしたがって、条件に応じ
て選択された線が放電することになる。スタティックメ
モリではプリチャージは必要ではない。
ロビツトアレイの256木のうち1本を選び、選んだ線
を論Jl!ルベル即ち約+5■に保つ、残りのXアドレ
ス線をyss、即ち論理Oレベルに保つ。Y出力線を2
56本のうちから1本選ぶ。この線はYデコーダを経由
して出力に接続ゴる。通常ダイナミックメモリならば、
Y線はアクセスサイクルに先立ってプリチャージされる
であろう。したがってアドレスされたX線とY線との交
点の選択されたセル10が1にプログラムされているか
Oにプログラムされているかにしたがって、条件に応じ
て選択された線が放電することになる。スタティックメ
モリではプリチャージは必要ではない。
第4図aから第4図e迄を参照しながら、本発明のセル
アレイの製造工程について説明する。これらの図で右側
の部分は第3図fに対応し、真中の部分はi3図eに対
応し、左側の部分は第3図aのトランジスタQ1と02
の断面図に相当する。
アレイの製造工程について説明する。これらの図で右側
の部分は第3図fに対応し、真中の部分はi3図eに対
応し、左側の部分は第3図aのトランジスタQ1と02
の断面図に相当する。
出発材料はP型車結晶シリコンのスライスである。
これは典型的に直径4インチ(10,16α)で厚さが
20ミル(508μTrL)で、<100>面で切断さ
れ、抵抗率は6〜8オ一ムセンチメートルである。上述
のように、図示したバー30の部分はスライスの非常に
小さい部分にすぎず、おそらくその幅は1又は2ミル(
25,4又は50.4μm)である。適当な洗浄を行っ
た後、スライスを約1100℃の高温の炉中で酸素にさ
らすことにより酸化して、全スライスの上に厚さ約10
00人の酸化物層31を形成する。まずホトレジストマ
スクを用いてホウ素を注入してP+タンク2oをつくる
。次に、反応器中でジクロロシランとアンモニアの雰囲
気にさらすことにより、全スライスの上に約1000人
の厚さの窒化シリコン層32を形成する。スライスの全
上面をホトレジストでおおって、マスクを通して紫外光
を照射する。このマスクは厚いフィールド酸化膜28と
P+チャネルストップの所望のパターンを定める。レジ
ストを現像し、次いでエツチングを行って、窒化物層3
2の露出された部分を除去するが、酸化物[131は適
当に残す。
20ミル(508μTrL)で、<100>面で切断さ
れ、抵抗率は6〜8オ一ムセンチメートルである。上述
のように、図示したバー30の部分はスライスの非常に
小さい部分にすぎず、おそらくその幅は1又は2ミル(
25,4又は50.4μm)である。適当な洗浄を行っ
た後、スライスを約1100℃の高温の炉中で酸素にさ
らすことにより酸化して、全スライスの上に厚さ約10
00人の酸化物層31を形成する。まずホトレジストマ
スクを用いてホウ素を注入してP+タンク2oをつくる
。次に、反応器中でジクロロシランとアンモニアの雰囲
気にさらすことにより、全スライスの上に約1000人
の厚さの窒化シリコン層32を形成する。スライスの全
上面をホトレジストでおおって、マスクを通して紫外光
を照射する。このマスクは厚いフィールド酸化膜28と
P+チャネルストップの所望のパターンを定める。レジ
ストを現像し、次いでエツチングを行って、窒化物層3
2の露出された部分を除去するが、酸化物[131は適
当に残す。
次にホトレジストと窒化膜とをマスクとして用いて、ス
ライスをイオン注入工程にかけてチA7ネルストツプ領
域をつくる。ここではホウ素原子をシリコンのマスクさ
れてない領域33にイオン注入する。この領域33は完
成品では同じ形で存在しない、なぜならばスライスのこ
の部分のいくらかはフィールド酸化工程で消費されてし
まうからである。テキサス インスツルメンツ社に譲渡
された米国特許第4.055.444号に述べであるよ
うに、通常イオン注入後フィールド酸化膜生成の前にス
ライスを熱処理する。
ライスをイオン注入工程にかけてチA7ネルストツプ領
域をつくる。ここではホウ素原子をシリコンのマスクさ
れてない領域33にイオン注入する。この領域33は完
成品では同じ形で存在しない、なぜならばスライスのこ
の部分のいくらかはフィールド酸化工程で消費されてし
まうからである。テキサス インスツルメンツ社に譲渡
された米国特許第4.055.444号に述べであるよ
うに、通常イオン注入後フィールド酸化膜生成の前にス
ライスを熱処理する。
次の工程はフィールド酸化膜28の最初の形成である。
これはスライスを約900〜1.000℃の蒸気又は酸
化雰囲気中に数時間さらすことによって行われる。する
と厚いフィールド酸化物層28が第4図すに示すように
成長する。このfr4域はシリコンの表面から中へ伸び
る、なぜならばシリコンは酸化するときに消費されるか
らである。
化雰囲気中に数時間さらすことによって行われる。する
と厚いフィールド酸化物層28が第4図すに示すように
成長する。このfr4域はシリコンの表面から中へ伸び
る、なぜならばシリコンは酸化するときに消費されるか
らである。
窒化物層32が残っている部分は酸化を阻止する。
酸化物F428の厚さは約6000人であり、そのうち
の約半分は元の表面の上にあり、約半分は元の表面の下
にある。イオン注入によりホウ素をドープしたP十領域
33は一部分消費されるが、また酸化面の前方をシリコ
ン中に再拡散して、元の領域33よりもずっと深いP+
フィールドストップ領域をつくる。この時点で、フィー
ルド酸化膜28の厚さは完成品とは異なる。後の熱処理
によりもつと厚くなる。
の約半分は元の表面の上にあり、約半分は元の表面の下
にある。イオン注入によりホウ素をドープしたP十領域
33は一部分消費されるが、また酸化面の前方をシリコ
ン中に再拡散して、元の領域33よりもずっと深いP+
フィールドストップ領域をつくる。この時点で、フィー
ルド酸化膜28の厚さは完成品とは異なる。後の熱処理
によりもつと厚くなる。
次に別のホトレジスト層でスライスをおおい、マスクを
用いて紫外光を照射する。ここで用いるマスクはN十拡
散を行う予定である線16とドレーン領域13とを定め
るものである。ホトレジストを現像後、スライスを再び
窒化膜エツチングしてホトレジストの穴により露出され
た窒化物層32の部分を除去する。この窒化膜が除去さ
れたときに露出した酸化物層31の部分を次にエツチン
グして裸のシリコンを露出する。リンの拡散を行ってN
十領域34をつくる。34は後でドレーン等になる。拡
散の代わりにこれらのN十領域をヒ素イオンの注入によ
り形成してもよい。この場合酸化物層31を適所に残し
て、次の酸化の前にアユ−リング工程を用いる。
用いて紫外光を照射する。ここで用いるマスクはN十拡
散を行う予定である線16とドレーン領域13とを定め
るものである。ホトレジストを現像後、スライスを再び
窒化膜エツチングしてホトレジストの穴により露出され
た窒化物層32の部分を除去する。この窒化膜が除去さ
れたときに露出した酸化物層31の部分を次にエツチン
グして裸のシリコンを露出する。リンの拡散を行ってN
十領域34をつくる。34は後でドレーン等になる。拡
散の代わりにこれらのN十領域をヒ素イオンの注入によ
り形成してもよい。この場合酸化物層31を適所に残し
て、次の酸化の前にアユ−リング工程を用いる。
次に第4図Cを参照する。スライスを約1000℃の蒸
気又は乾燥酸素の中に数時間El <ことにより2番目
のフィールド酸化工程を行う。これによって窒化膜層3
2の残りの部分におおわれてないスライスの全上面を酸
化し、約5000人のフィールド酸化F! 29をつく
る。この酸化期間中に、フィールド酸化膜11ii28
はより厚くなり、おそら<10,000人に成長する。
気又は乾燥酸素の中に数時間El <ことにより2番目
のフィールド酸化工程を行う。これによって窒化膜層3
2の残りの部分におおわれてないスライスの全上面を酸
化し、約5000人のフィールド酸化F! 29をつく
る。この酸化期間中に、フィールド酸化膜11ii28
はより厚くなり、おそら<10,000人に成長する。
N十領域34の一部は消費されるが、酸化面の前方でシ
リコンの中へ更に拡散して高濃度にドープされた領域1
3と16とをつくる。
リコンの中へ更に拡散して高濃度にドープされた領域1
3と16とをつくる。
次に窒化膜を侵すがシリコン酸化膜を浸さないエツチン
グ剤により残りの窒化膜32を除去し、それから酸化膜
31をエツチングにより除去して露出したシリコンを洗
浄する。熱酸化によりゲート酸化MA 24を500〜
800人の厚さに成長させる。この酸化膜はホトレジス
ト操作により接触領域17の上の部分が除去され、リン
拡散を行ってこれらの接触領域の下にN十領域35をつ
くる。
グ剤により残りの窒化膜32を除去し、それから酸化膜
31をエツチングにより除去して露出したシリコンを洗
浄する。熱酸化によりゲート酸化MA 24を500〜
800人の厚さに成長させる。この酸化膜はホトレジス
ト操作により接触領域17の上の部分が除去され、リン
拡散を行ってこれらの接触領域の下にN十領域35をつ
くる。
本発明に属するものではないけれども、デプリーション
ロード装置が必要な場合にはスライスのその領域に、マ
スクによるイオン注入工程が行われるのはこの時点であ
る。同様に、セルアレイ又は周辺回路のトランジスタの
しきい値電圧もイオン注入により調整してもよい。また
もし周辺回路に必要であれば、第1層のポリシリコンと
シリコンとの接触用窓がこの時点でホトレジストを用い
てパターン化されてエツチングされる。セルアレイ自身
にはこのことは必要でない。
ロード装置が必要な場合にはスライスのその領域に、マ
スクによるイオン注入工程が行われるのはこの時点であ
る。同様に、セルアレイ又は周辺回路のトランジスタの
しきい値電圧もイオン注入により調整してもよい。また
もし周辺回路に必要であれば、第1層のポリシリコンと
シリコンとの接触用窓がこの時点でホトレジストを用い
てパターン化されてエツチングされる。セルアレイ自身
にはこのことは必要でない。
第41Ndを参照するとわかるように、第1層の多結晶
シリコンが標準的な技術を用いて反応器中で全スライス
上に約5000人の厚さに付けられる。この層はN十拡
散又はイオン注入によりリンをドープされて、高導電性
になる。この第1層にホトレジスト層を塗布し、この目
的のために用意したマスクを通して紫外光を照射し、現
像し、それからホトレジストと露出した酸化膜の両方を
エツチングすることによりパターン化する。残りのホト
レジストはポリシリコンのある領域をマスクし、セルア
レイのフローティングゲート19と消去窓セグメント2
1とを定める。マスクされない多結晶シリコンはエツチ
ング除去される。第4図dに示したその結果の構造はフ
ローティングゲートとなる部分を形成する残りの第1層
ポリシリコン層の一部を含む。各ゲート19の下の薄い
熱酸化膜24はメモリセルトランジスタQ1のゲート酸
化膜である。
シリコンが標準的な技術を用いて反応器中で全スライス
上に約5000人の厚さに付けられる。この層はN十拡
散又はイオン注入によりリンをドープされて、高導電性
になる。この第1層にホトレジスト層を塗布し、この目
的のために用意したマスクを通して紫外光を照射し、現
像し、それからホトレジストと露出した酸化膜の両方を
エツチングすることによりパターン化する。残りのホト
レジストはポリシリコンのある領域をマスクし、セルア
レイのフローティングゲート19と消去窓セグメント2
1とを定める。マスクされない多結晶シリコンはエツチ
ング除去される。第4図dに示したその結果の構造はフ
ローティングゲートとなる部分を形成する残りの第1層
ポリシリコン層の一部を含む。各ゲート19の下の薄い
熱酸化膜24はメモリセルトランジスタQ1のゲート酸
化膜である。
第1層のポリシリコンの上表面はスライスを約900〜
1.000℃で酸化雰囲気にさらすことにより酸化され
、フローティングゲートの上に熱酸化物層25が約1,
000人の厚さにつくられる。次に第2層の多結晶シリ
コンをスライスの上に付着して、それからホトレジスト
によりマスクしてエツチングし、アドレス線14と15
を残す。
1.000℃で酸化雰囲気にさらすことにより酸化され
、フローティングゲートの上に熱酸化物層25が約1,
000人の厚さにつくられる。次に第2層の多結晶シリ
コンをスライスの上に付着して、それからホトレジスト
によりマスクしてエツチングし、アドレス線14と15
を残す。
14.15はまた制御ゲート11と11′をも形成する
。第3層のポリシリコン層が第2層に部分的に重なる場
合に、第2層の表面の上の方が前述のにうに酸化されて
層26を形成し、エツチング障壁として働らく。
。第3層のポリシリコン層が第2層に部分的に重なる場
合に、第2層の表面の上の方が前述のにうに酸化されて
層26を形成し、エツチング障壁として働らく。
次に消去窓Cが形成される。ホトレジスト工程により窓
Cをつくる予定の領域を除いてスライスの全上面をおお
う。このホトレジストをマスクとして用いて、窓C部に
てすべての熱酸化膜を除去して第1F4のポリシリコン
のセグメント21の上面を露出する。酸化膜24.25
.26よりも低温にて、あるいは乾燥酸素の代わりに蒸
気中で、あるいは低レベルにドープするなどトンネル効
果を高める工程により熱酸化11!J 23が形成され
る。
Cをつくる予定の領域を除いてスライスの全上面をおお
う。このホトレジストをマスクとして用いて、窓C部に
てすべての熱酸化膜を除去して第1F4のポリシリコン
のセグメント21の上面を露出する。酸化膜24.25
.26よりも低温にて、あるいは乾燥酸素の代わりに蒸
気中で、あるいは低レベルにドープするなどトンネル効
果を高める工程により熱酸化11!J 23が形成され
る。
厚さは約600−800人である。それから第3層のポ
リシリコン22を付着し、ドープし、パターン化する。
リシリコン22を付着し、ドープし、パターン化する。
第3図において、厚いシリコン酸化物層27が約400
℃の低温でシランの分解により付着される。この層27
は金属層と第2、第3の多結晶シリコン層とを絶縁する
ものであり、多B酸化膜と言う。
℃の低温でシランの分解により付着される。この層27
は金属層と第2、第3の多結晶シリコン層とを絶縁する
ものであり、多B酸化膜と言う。
第3図を参照すると、多層酸化物層27がパターン化さ
れる。ホトレジスト工程を行い、セルアレイのl111
8に沿って金属とシリコンどの接触領域と周辺トランジ
スタの金属とシリコンとの接触領域又は金属とポリシリ
コンとの接触領域を露出する。金属の接触と相互接続は
チップの周辺回路において人力バッファ、デコーダ、読
出し増幅器等に使われ、また外部電極に接続するための
ポンディングパッドに用いられる。金属接触と相互接続
とは通常の方法でつくられる。即ちアルミニウムの薄膜
をスライスの全上面に被着さぜ、ホトレジストマスクと
エツチングの工程を用いてバターン化する。これによっ
て金属ストリップ18が残る。
れる。ホトレジスト工程を行い、セルアレイのl111
8に沿って金属とシリコンどの接触領域と周辺トランジ
スタの金属とシリコンとの接触領域又は金属とポリシリ
コンとの接触領域を露出する。金属の接触と相互接続は
チップの周辺回路において人力バッファ、デコーダ、読
出し増幅器等に使われ、また外部電極に接続するための
ポンディングパッドに用いられる。金属接触と相互接続
とは通常の方法でつくられる。即ちアルミニウムの薄膜
をスライスの全上面に被着さぜ、ホトレジストマスクと
エツチングの工程を用いてバターン化する。これによっ
て金属ストリップ18が残る。
本発明のセル構造の利点は2つの隣接セルの消去窓Cが
yss線16、N+モート領域、の上にあるので、1つ
の空間が2つの機能を果すのに使われることである。他
の場合、その空間はただ1つの機能しか果たさない。こ
のことはN+モート領域の上にポリシリコン層を形成す
る工程により可能となる。また第2層と第3層のポリシ
リコンの位置合せと間隙とがきわどくないということは
意iあることである。即ち第3層のポリシリコンのスト
リップ22が悪影響を及ぼすことなく第2層のポリシリ
コンストリップ14.15の上に部分的に重なることが
できる。更に、本製造方法によれば、従来のような各種
の注人工稈やきわどい位置合せ問題をもたずに、メモリ
トランジスタQ1と直列トランジスタQ2を形成するこ
とができる。
yss線16、N+モート領域、の上にあるので、1つ
の空間が2つの機能を果すのに使われることである。他
の場合、その空間はただ1つの機能しか果たさない。こ
のことはN+モート領域の上にポリシリコン層を形成す
る工程により可能となる。また第2層と第3層のポリシ
リコンの位置合せと間隙とがきわどくないということは
意iあることである。即ち第3層のポリシリコンのスト
リップ22が悪影響を及ぼすことなく第2層のポリシリ
コンストリップ14.15の上に部分的に重なることが
できる。更に、本製造方法によれば、従来のような各種
の注人工稈やきわどい位置合せ問題をもたずに、メモリ
トランジスタQ1と直列トランジスタQ2を形成するこ
とができる。
例えば米国特許出願第1.097号のセルに比較して、
はるかに小さい寸法のセルをつくることができる。
はるかに小さい寸法のセルをつくることができる。
セルアレイは第1図で左の軸38と右の@39に関して
パターンを対称にすることにより形成される。したがっ
C接触17は図示した4個のセルの左と右の隣接セルに
共有されている。
パターンを対称にすることにより形成される。したがっ
C接触17は図示した4個のセルの左と右の隣接セルに
共有されている。
本発明のセルの製造方法の伯の実施例では、接触領域1
7は異なる時間に形成される。セルアレイの周辺に多く
のmFjL的なNチャネルのセルファラインシリコンゲ
ートトランジスタを用いることができる。即ちソースと
ドレイン領域はゲートとゲート酸化膜とが定まった後に
N+拡散により形成される。したがってソースとドレイ
ン領域は拡散マスクを形成するゲートポリシリコンとゲ
ート酸化膜との端とセルファラインする。この工程は上
述の米国特許第4.055.444号に記述しである。
7は異なる時間に形成される。セルアレイの周辺に多く
のmFjL的なNチャネルのセルファラインシリコンゲ
ートトランジスタを用いることができる。即ちソースと
ドレイン領域はゲートとゲート酸化膜とが定まった後に
N+拡散により形成される。したがってソースとドレイ
ン領域は拡散マスクを形成するゲートポリシリコンとゲ
ート酸化膜との端とセルファラインする。この工程は上
述の米国特許第4.055.444号に記述しである。
この場合接触17は第4図Cとdの工程の周設化膜24
でおおわれたままになっているだろう。それから第2層
又は第3層のポリシリコンがパターン化されるときくど
ちらの居が周辺トランジスタのゲートをつくるのに用い
られるかによる)、酸化膜が17から除去されて、周辺
トランジスタのソースとドレインのN十拡散により接触
領域17の下のシリコンも高濃度にドーピングする。そ
れから多層酸化膜27を付着してパターン化し、金属を
被着する。この接触17の製造方法は仙のマスク工程を
必要としない。
でおおわれたままになっているだろう。それから第2層
又は第3層のポリシリコンがパターン化されるときくど
ちらの居が周辺トランジスタのゲートをつくるのに用い
られるかによる)、酸化膜が17から除去されて、周辺
トランジスタのソースとドレインのN十拡散により接触
領域17の下のシリコンも高濃度にドーピングする。そ
れから多層酸化膜27を付着してパターン化し、金属を
被着する。この接触17の製造方法は仙のマスク工程を
必要としない。
本発明を図示した実施例を参照しながら説明したが、こ
れは限定的な意図ではない。本発明の他の実施例と同様
に、各種の変形実施例は当業者が本説明を読めば明らか
であろう。したがって本発明の真の思想の範囲内でなし
うる変形や実施例は本発明の権利範囲に属するものであ
る。
れは限定的な意図ではない。本発明の他の実施例と同様
に、各種の変形実施例は当業者が本説明を読めば明らか
であろう。したがって本発明の真の思想の範囲内でなし
うる変形や実施例は本発明の権利範囲に属するものであ
る。
第1図は本発明によりつくられる半導体のチップの小部
分の拡大図で、セルアレイの一部の物理的配置を示した
ものである。、第2図は第1図のセルアレイの電気的略
図である。第3図aから第3図fまでは第1図のセルを
夫々a−a、b−b。 c−c、d−d、e−e、r−fの線で切断した断面図
である。第4図aから第4図eまでは、第1図と第3図
のセルアレイを第1図のa−a、e−e、f−fの線で
切断したものを製造の各段階で示したものである。 Ql・・・・・・メモリトランジスタ Q2・・・・・・エンハンスメントトランジスタC・・
・・・・消去窓 11・・・・・・I!IIJ allゲート12・・・
・・・ソース 13・・・・・・ドレイン
分の拡大図で、セルアレイの一部の物理的配置を示した
ものである。、第2図は第1図のセルアレイの電気的略
図である。第3図aから第3図fまでは第1図のセルを
夫々a−a、b−b。 c−c、d−d、e−e、r−fの線で切断した断面図
である。第4図aから第4図eまでは、第1図と第3図
のセルアレイを第1図のa−a、e−e、f−fの線で
切断したものを製造の各段階で示したものである。 Ql・・・・・・メモリトランジスタ Q2・・・・・・エンハンスメントトランジスタC・・
・・・・消去窓 11・・・・・・I!IIJ allゲート12・・・
・・・ソース 13・・・・・・ドレイン
Claims (2)
- (1)半導体中のソース・ドレイン間にチャンネル領域
がある電界効果トランジスタを有し、その電界効果トラ
ンジスタをアクセスするためのアドレス線、制御ゲート
、フローティングゲート、消去線、を含むプログラマブ
ルメモリセルであつて、 電界効果トランジスタの前記チャンネル領域の上にあり
、チャンネル領域から上に配置されるフローティングゲ
ートに電子を注入し得る厚さをもつ酸化物層と; 消去線の下にある高濃度領域と; 前記電界効果トランジスタのチャンネル領域上に少なく
とも部分的に配置される前記酸化物層上の多結晶シリコ
ン層であつて、フローティングゲートを作り、前記チャ
ンネル領域からフローティングゲートに電子を注入する
ことによつてメモリセルをプログラムできる多結晶シリ
コン層と;前記多結晶シリコン層は少なくとも部分的に
前記消去線と前記高濃度領域との間にあつて消去窓を作
る部分も含み、これにより前記多結晶シリコン層から電
子をトンネルさせることによつて前記電界効果トランジ
スタを消去できることと;を有するプログラム可能なメ
モリセル。 - (2)特許請求の範囲第1項記載のメモリセルであつて
、前記高濃度領域はn^+型であるメモリセル。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/088,708 US4317272A (en) | 1979-10-26 | 1979-10-26 | High density, electrically erasable, floating gate memory cell |
US088708 | 1979-10-26 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6393159A true JPS6393159A (ja) | 1988-04-23 |
Family
ID=22212961
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14808180A Granted JPS5667973A (en) | 1979-10-26 | 1980-10-22 | Semiconductor memory and method of manufacturing same |
JP62225120A Pending JPS6393159A (ja) | 1979-10-26 | 1987-09-08 | メモリセル |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14808180A Granted JPS5667973A (en) | 1979-10-26 | 1980-10-22 | Semiconductor memory and method of manufacturing same |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4317272A (ja) |
JP (2) | JPS5667973A (ja) |
Families Citing this family (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4479203A (en) * | 1981-11-16 | 1984-10-23 | Motorola, Inc. | Electrically erasable programmable read only memory cell |
US4654825A (en) * | 1984-01-06 | 1987-03-31 | Advanced Micro Devices, Inc. | E2 prom memory cell |
US5352620A (en) * | 1984-05-23 | 1994-10-04 | Hitachi, Ltd. | Method of making semiconductor device with memory cells and peripheral transistors |
US4663645A (en) * | 1984-05-23 | 1987-05-05 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device of an LDD structure having a floating gate |
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