TW463213B - Nonvolatile semiconductor memory device and manufacture thereof - Google Patents

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TW463213B
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memory device
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Akira Aida
Hirohisa Iizuka
Riichiro Shirata
Seiichi Aritome
Kazuhiro Shimizu
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Toshiba Corp
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Description

五、發明說明（1) [發明之所屬技術領域] .本發明係關於一種非揮發性半導體記憶裝置及其製& 法，特別是在一作為電荷蓋積層之浮動閘極上積層控=1 極，即具有所謂層疊閘極構造之記憶胞（胞電晶體）:^閘 體記憶體所使用者。 半導 [習知技術] 如周知地，半導體記憶體係胞電晶體或周邊電晶體配嗖 於同一基板上之構成。其中一例例如進行電氣上數據寫 入、消除之EEPROM (Electrically Erasable and Programmable Read only Memory)乃常為人所知=> 圖1 0係EEPROM之其中之一，概略地表示習知之在1^_型 i EEPR0M中的胞電晶體（包含，選擇閘極電晶體）及周邊電晶 丨體之構成者。 | : 以下，有關在N AND型EEPR0M中之胞電晶體及周邊電晶體 s的構成’依其形成製程而說明之。 1 亦即’圖11中係在上述習知NAND型EEPR0M中，表示胞電 !晶體及周邊電晶體之形成製程者，首先，如同圖（a)所 不’在矽基板101之表面形成電井區域及元件分離區域 丨 i (a) ’（任一者均未圖示）後，在上述電井區域上形成一成 丨 為閘極絕緣膜或通道氧化膜之熱氧化膜1 〇 2。 丨 在記憶胞區域中，在上述熱氧化膜（通道氧化膜）1 〇 2上 ;形成層疊閘極構造之閘極電極部1 〇 3，又，在其周邊回路 ：區域中，係在熱氧化膜（閘極氧化膜）102上形成一由單一 | :層所構成的閘極電極部1 〇 4。 463213
五、發明說明（2) ! 在記憶胞區域中之閘極電極部1 0 3，係例如在作為 I蓄積層之浮動閘極電極103a上介由一成為閘極間絕緣* | ΟΝΟ膜（氧化膜/氮化膜/氧化膜）i〇3b，而積層控制n< 極103c，成為周知之構成。 ▼ 然後，例如同圖（b)所示，形成一用以恢復閘極電極苦 1 03、1 04之加工損傷的後氧化膜1 〇 5。 # 再者’例如同圖（c )所示，對於各別之電晶體，植入— i用以形成源極/汲極擴散層之雜質1 〇 6 3 繼而，例如同圖（d)所示，藉回火使其雜質1〇6活性化， :而趕入通道區域側，俾形成源極/汲極擴散層丨〇 6，。 ； 然後’埋入層間絕緣膜1 07後，形成一連接上述閘極電 丨極部104之接觸108或配線1〇9、及、連接源極/沒極擴散層 | 106’之接觸110或位元線lu等之形成，而形成圖1〇所示之 構成即形成胞電晶體及周邊電晶體。 但，上述習知之胞電晶體及周邊電晶體時，藉植入雜質 i 1 06後之回火條件，受各源極/汲極擴散層丨〇 6，之' 閘極電 極部103、104之重疊長度所左右。 例如’回火不足而不使源極/汲極擴散層丨〇 6，與閘極電 :極部1 0 3、1 0 4重®，若變成偏移，其部分變成寄生電阻， ;無法得到充分的汲極電流。 |相反地’若回火過碩’而源極/汲極擴散層1 〇 6 ’侵入至 通這區域内之深度’麵通道效果會很顯著，招致源極/汲 i極間财壓降低等，使较置特性劣化。 般’記憶胞與周邊電晶體比較係閘極長短很短。因
第6頁 /^83213 ί五 '發明說明（3) ——---一^_ ； 丨此’短通道效果易作用。亦即’就周邊電晶體而言若只充 分的回火，胞電晶體或選擇閑極電晶體有5|起虞。 NAND型之EEPR0M時’原本記憶胞之源極/沒極擴散層、 | 106,係只要使串聯排列之胞相互電氣連接即可，故不須與 | :極電晶體103完全重疊。亦即，從胞電晶體及選擇閘極 廷晶體之特性，可謂應控制植入雜質106後的回火。 |又’對於間極加工後之後氧化量，原本必須只可充分恢 復加工損傷之後氧化，但後氧化係使烏瞰炎峯量。閘極長 :度很短之記憶胞時，以後氧化增加烏瞰尖峯量（例如參照 丨圖1 0之Α部分）係使偶合比降低等，並使寫入消 化，故不佳。 丨~另外邊電晶體之情形，閘極長度比較長，故允許進 !行充刀後乳化（例如參照圖1 0之B部分）。 如此，於nand型之EEPR0M係存在閉極長度相異之電晶 體，但依據電晶體之閘極長度而後氧化量或雜質擴散之最 |適回火條件不同，故此乃使製程機器減少之其中一個很大 j的要因。 、 I [發明欲解決之課題] 如上述般，在以往，依據電晶體之閘極長度而後氧化量丨 I或雜質擴散之最適回火條件不同，故此乃使製程機器減少 丨之問題。 因此，本發明之目的在於提供一種非揮發性半導體記憶 |裝置^其製埯方法，其係依據電晶體之閘極長度可控制後 :氧化量或雜質擴散之回火條件，可謀求裝置之高性能化。 4 63 21 3 五、發明說明（4) 又，本發明之目的在於提供一種非 置及其製造方•，其係使用以後氧化量或=== 條件依據電晶體之❹長度而最適化時，彳降低㈣^ 中之氫濃度，並可使通道氧化膜中之電子捕捉量。 、 [用以解決課題之方法] '‘ 為達成上述目的，本發明之非揮發性半導體記憶裝置， 係在半導體基板上設有記憶胞部與其周邊電路，其特徵在 於具備： 第1電晶體，其構成前述周邊電路部，且具有由第1問極 長度所構成之第1間極電極部’第2電晶體’其構成記憶月^ 部，且比第1閘極電極部之長度還短’具有由第2閘極長度 所構成之第2閘極電極部；第1絕緣膜，其係以只覆蓋第2 ;電晶體之方式，只選擇性設於記憶胞部。 丨 又，本發明之非揮發性半導體記憶裝置之製造方法，係 ^於半導體基板上設有記憶胞部與其周邊電路部，其特徵在 於具備如下步驟：在前述半導體基板，且對應於周邊電路 部之區域，形成由第1閘極長度所構成之第1閘極電極部， I在對應於記憶胞部之區域’形成比第1閘極電極部長度還 短，且由第2閘極長度所構成之第2閘極電極部；使前述第 1、第2閘極電極部分別形成掩模，而將雜質植入半導體基 i板之表面；以覆蓋第2閘極電極部之方式’於—具有第2閘 丨極電極部之第2電晶體所形成的記憶胞部，只選擇性地形i 丨成第1絕緣膜；在氧化氣氛中進行回火處理，而使雜質活| 性化，俾分別形成一具有第1閘極電極部之第1電晶體的擴
^ 63 2 1 3 _ ^Lz_____ 五、發明說明（5^ ' ------- 散層，Λ 若 ’一具有第2閘極電極部之第2電晶體的擴散簷 長 可^ ^本發明之非揮發性半導體記憶裝置及其製造万渰 度不=擇性氧化周邊半導體區域，藉此，電晶體之閘嫜 以~ 1時，對於各別之電晶體，可同時滿足後氧化量戒离 以▲質擴散之回火條件。 踱基 被氧 涑 又’本發明之非揮發性半導體記憶裝置，係於半導 上至^有一具有積層閘極構造部之記憶胞，藉表面 化之碎氮化膜而被覆記憶胞的構成。 進而’在本發明之非揮發性半導體記憶裝置的製造方 具備‘ 1半導體基板上設有一至少具有積層閘極構造郄Ζ 忑隐胞哈，藉矽氮化膜被覆記憶胞之步驟；與，使矽 膜表面強制性氧化之步驟。 八凡 ，若依本發明之非揮發性半導體記憶裝置，及其製造方 法’可減少矽氮化膜令之氫對通道氧化膜的影響。藉此 可防止通道氧化膜之信賴性劣化。 ’ [發明之實施形態] 以下，參照圖而設明有關本發明之實施形態。 (第1實施形態） 圖1係本發明第1實施形態之非揮發性半導體記憶裝置 概略構成，以NAND型EEPROM為例。 的 亦即’ NAND型EEPROM之構成例如於同一石夕基板π上 * 息 有記憶胞區域（胞陣列）1 2與含有鐵心電路部之周邊電略' 區域13。 在上述記憶胞區域1 2，如圖2所示般，在矽基板11 < _ ^女63 2 · 3---- 五'發明說明（6) I面分別形成島狀之電井區域12a及條紋狀之元件分離區域 i 12b。電井區域12a係設於攔方向，在各電井區域12a之間 丨分別設有元件分離區域12b。 在上述電井區域12a之一部分形成源極擴散層21a，電井 區域1 2a之另一部分形成汲極擴散層2 1 b。而且，在源極擴 散層2 1 a與汲極擴散層2 1 b之間，例如串聯連接設有丨8個之 電晶體（第2電晶體）。 此時’ 1 8個電晶體之中，除了連接於源極擴散層2 1 ^之 選擇閘極電晶體SGS、及連接於汲極擴散層2 1 b之選擇閘極 電晶體SGD外’其餘之16個電晶體（WLO〜WL15) ST，構成作 為胞單元之NAND型記憶胞。 各胞電晶體ST例如圖1所示，係由熱氧化膜（通道氧化 膜）31、浮動閘極電極（電荷蓄積層）32、閘極間絕緣膜 (〇1^0膜等）33、控制閘極電極（界[〇〜孔15)34、及、源極/ 汲極擴散層2 1。 此時’在浮動閘極電極32上，介由閘極間絕緣膜33而積 層^制#閣極電極34，形成—比後述之周邊電晶體的閘極電 極部（第1閘極電極部）之閘極長度還短，且由第2閘極長度 所構成之層疊閘極構造的閘極電極部（第2閘極電極部） 3 5 ° 雷^ 3於沒極擴散層21 b之選擇閘極電晶體SGD ’係上述胞 以胆$ T之源極/沒極擴散層2 1的一者成為汲極擴散層2 1匕 ’成為與各胞電晶體ST同樣的構成（連接於源極擴散 曰a之選擇閘極電晶體SGS的情形，源極/汲極擴散層2】
第10頁 ά 63 五、發明說明（7) ^'—------ 之一者為源極擴散層21a)。 又’源極/沒極擴散層2丨係分 罐的閉極電極部35間之電= 上述各閘極電極部35之周圍係介由化膜 矽虱化“』）犋等所構成的第！絕緣膜 田 第1絕緣膜37係以覆蓋上述電曰^、斤覆1亦即，此 方式，口遭挥η SGS、SGD之全部的 万式〃、選擇性設於記憶胞區域1 2上。 接在此第"邑緣膜37上埋入層間絕緣膜38 , =此層間絕緣膜38，貫通^絕緣膜37及熱氧化膜31，形 、—連接於汲極擴散層2 1 b (或，源極擴散層2丨a )之接觸 3 9 ° /在上述層間絕緣膜3 8上介由上述接觸3 9，而沿著攔方向 形成一連接於汲極擴散層2lb之位元線（BL1、BL2、〜）4〇， 例如實現如示於圖3之構成的記憶胞/陣列。 i 另外，在周邊電路區域1 3之周邊電晶體CT，例如圖1所 示般’由熱氧化膜（閘極絕緣膜）3 1、包含單一層之閘極 °ίΗ具有第1閘極長度之第1閘極電極部）41、及源極/丨及極丨 擴散層42、43所構成。 上述閘極電極部41之周圍只被後氧化膜36所覆蓋。 | 繼而，在此後氧化膜3 6上埋入層間絕緣膜3 8，同時，對 | 此層間絕緣膜38，貫通後氧化膜36，形成一連接於閘極電i 極部41之接觸44。 進而，在層間絕緣膜38上介由接觸44而形成一連接於閘| 極電極部41之線路45。 ： γ_Λ-£3_Ζ13____ 五、發明說明（8) --— 圖4係概略地表不有關在上述構成之ΝΑΝ[)型以⑼⑽申’ |胞電晶體（含有，選擇間極電晶體SGS、SGD) 3了及周邊電 晶體CT之形成製成。 首先，例如同圖（a)所示般，在矽基板n之表面形成電 丨井區域及元件分離區域（任—者均未圖示）&，在上述電井 區域上形成一成為閘極絕緣祺或通道氧化膜之熱氧化 3卜 而且，在記憶胞區域丨2中，於上述熱氧化膜（通道氧化 |膜）3 1上形成層疊閘極構造之閘極電極部[作為電荷蓄積 |層之浮動電極32、成為閘極絕緣膜之〇N〇膜（氧化膜/氮化 膜/氧化膜）33、控制閘極電極（字元線WL〇〜ffL15) 34] 35，又，在其周邊電路區域13中，在上述熱氧化膜（閘極 :絕緣膜）3 1上形成由單一層所構成之閘極電極部4丨，分別 :朝元件分離區域正交之方向呈條紋狀。 %而，形成一用以使閘極電極部3 5、4 1之加工損傷恢復 ;的後氧化膜3 6。 繼而，對於各別之電晶體ST、SGS、SGD、CT，植入一用 以形成源極/汲極擴散層2 1 (源極擴散層2 1 a及汲極擴散層 :21b)、42、43 之雜質21，。 ' 然後，例如同圖（b)所示，全面堆積一由矽氮化獏所構 ,成之第1絕緣膜3 7。又，此第1絕緣膜3 7不限於矽氮化膜， |而只要在後面之氧化氣氛下的回火時為不使氧化劑（氧化 |種）通過之膜即可。 i ! 然後，例如同圖（c)所示般，藉光蝕刻而圖案化之光阻
第12頁 46〇 五、發明說明（9) :作為掩模（未圖示），而於周邊電路區域13上堆積之第1絕 緣膜37，以CDE (Chemical Dry Etching)等之方法進行剝 丨
離。 I | 再者，例如同圖（d )所示，藉氧化氣氛中之回火使所導 丨 入之雜質2 Γ活性化，而趕入各通道區域側，分別形成源 極/汲極擴散層21 (源極擴散層21a及汲極擴散層21b)、 4 2、4 3 〇 | 如此’只在記憶胞區域1 2賦予第1絕緣膜3 7的狀態下， 在氧化氣氛中進行回火。此時，在周邊電路區域13上無第 1絕緣膜37，故’從記憶胞區域1 2，氧化劑有許多到達石夕 基板1 1。因此，可加速雜質2 1 ’在周邊電路區域1 3之擴 散，源極/汲極擴散層42、43會充分地與閘極電極部4丨進 行重疊。 i 另外，記憶胞區域1 2係被第1絕緣膜3 7覆蓋，故即使在 氧化氣氛t進行回火，氧化劑亦幾乎不會抵達矽基板丨丨。 因此，雜質21，在周邊電晶體CT幾乎不擴散，而可抑制短 通道效果。
I 尤其，在控制閘極電極3 4使用矽化鎢（丨）時，會擔心 | 1在氧化氣氛中受回火引起之WSi異常氧化。此係易發^於I ;胞電晶體ST等之開極長度很短之處。但，以第膜37丨 :覆蓋記憶胞區域12，而可防止氧化劑抵達閘極電極35，； :結果，能阻止由ffsi所構成之控制閘極電極34的異常氧 化。 又’對於通道氧化量31之烏瞰尖臺量只 1叫大窜里及閘極電極部3 5之
第13頁 463 2 五、發明說明（ίο) ;側壁的後氧化量’藉由使第1絕緣膜37殘存，與剝離第1絕 緣膜3 7時比較’可減少（抑制偶合比之降低）。 亦即’依照第1絕緣膜37之形成/非形成，增多後氧化， 而在欲恢復閘極電極部41之加工損傷的周邊電晶體CT、 I與、後氧化過度不佳之記憶胞（胞電晶體ST及選擇閘極電 晶體SGS、SGD)，可改變後氧化量。 ； 以後，埋入層間絕緣膜38後，進行連接於上述閘極電極 I部41之接觸44或線路4 5形成、及、連接於汲極擴散層21b I (或、源極擴散層2la)之接觸39或位元線40等之形成，可 完成圖1所示構成之NAND型EEPROM。 丨 如上述般’可只選擇性地氧化周邊電晶體之區域。 | 亦即’藉第1絕緣膜只覆蓋記憶胞區域之狀態下，俾進 2在氧化氣氛中之回火。藉此，在電晶體之閘極長度相異 |時，對於各別之電晶體，可同時滿足後氧化量或用以雜質 擴散，回^條件。因此，依照電晶體之閘極長度’可抑制 因後氧化里或雜質擴散之最適回火條件不同所引起之製程 丨邊界減少，在謀求裝置之高性能化上非常有用。 !又、，在上述本發明之第1實施形態中，周邊電晶體之閘 丨極構乃*單—層所構成時為例做說明，但*限於此， I而例如與記憶胞區迠内夕* + n ^ ! β Α円之各電晶體同樣地，亦可形成一介 !入閘極間絕緣膜之2岸爐；it lL . 增稱化。此時，只要引出第1層之閘極 ：電極，而取得閘極接觸即可。 若作如此之構成，亦於R i 。λ _ χ 7」於周邊電晶體之閘極電極部配置閘 極間絕緣嗅 > 俾可传姻財^ βΒ 便對於閘極間絕緣膜之烏瞰尖峯量在殘
6321 3 -—-^_____ 五、發明說明（11) 第1絕緣膜之區域與所剝離之區域進行變化。 % e it 2使關於選擇閘極電晶體，亦不限於彳冑发fl Α Φ 邵之構成形忐血队％ ^ 災具閘極電極 而例如ί以胞電晶體之問極電極部相同構成的情形， 成—不具有閘極間絕緣膜之構成。 ，d離第1絕緣膜時’全部之周邊 離，例如，^閑極電極部對'有關一使邊^曰/體不須剝 層充分重疊之電曰种T p 原極/汲極擴散 剝離第1絕緣膜/ ’、欲增’ ’軋化之電晶體，亦可 使用來作為第！絕緣膜之矽氮化膜， 夕虱或機械的膜應力很大，故擔心會使 般因包含許 膜的信賴性劣化。 〜胞之通道氧化 此時’石夕氣化膜之堆積氣氛 去砂氧化膜中之氣，可改善膜質。因&，^丁回火，俾除 抑制胞記憶之通道氧化膜信賴性劣化之效：充刀期待-種 然而，在氧化氣氛中進行回火後，不須 此，回火後亦可剝離全部之^化m。 乳化膜。因 :處’第I絕緣膜係在擴散層之重疊 用外’亦可期待一種所謂防止擴散層 有^擇性的功 果（所謂蝕刻阻擋物的功能）。 < 接合洩漏的效 例如，如圖5所示般，接觸3 9之形成位 位等理由’當施加於元件分離區域丨 乃因掩模之偏 ^RIE (React 1Ve I〇n Etchlng)^^ 以第1絕緣膜3 7防止敍刻（參照同圖（a)) ' 而可暫時 如此，將抵達第1絕緣膜3 7之接觸別广垃 J扎（第1接觸孔）39a開
第15頁 4-63^ i五、發明說明（12) ；孔後，更改蝕刻條件而蝕刻第1絕緣膜3 7，再將一用以獲 得與汲極擴散層21b (或，源極擴散層21a)之接觸的接觸 丨孔（第2接觸孔）39b進行開孔[參照同圖（b)]。 ! 如此一來，可防止元件分離區域12b被過度蝕刻。 I 如此地，因第1絕緣膜37亦可期待防止擴散層接觸之接 合洩漏的效果，在氧化氣氛中進行回火後，剝離矽氧化膜
I !時，宜至少擴散層接觸之形成部的矽氮化膜殘存而剝離。 又，在上述本發明之第1實施形態中，雖在後氧化瞑3 6 上形成第1絕緣膜3 7，但不限於此，例如圖6所示般，在後 氧化膜36與第1絕緣膜37之間亦可形成TEOS (Tetra I Ethoxy Silane)膜等之通過氧化劑的第2絕緣膜51。 i 此時，第2絕緣膜5 1係例如可用來作為剝離第1絕緣膜3 7
I I之阻隔物，故可擴屐製程邊界。 又，不限於NAND型EEPR0M，亦可適用於具有如示於圖7 構成之記憶胞/陳列的AND型EEPR0M或NOR型EEPR0M等。 (第2實施形態） 圖8係概略地表示本發明第2實施例形態的非揮發性半導 丨體記憶裝置，其胞電晶體（包含，選擇閘極電晶體）及周邊 ；電晶體之形成製程。又，此處，乃以NAND型EEPR0M為例做 |說明。 首先，例如同圖（a)所示，在矽基板1丨之表面形成電井 |區域及元件分離區域（任一者均未圊示）後，在上述電井區 域上形成一成為閘極絕緣膜或通道氧化膜之熱氧化膜31。 I 接著，在記憶胞區域丨2中，在上述熱氧化膜（通道氧化
第16頁 五、發明說明（13) __ 丨膜）3 1上形成層叠閘極構造 卩彳 i層之浮動閘極電極32、成A n二p電極部[作為電荷蓄積 i /氮化膜/氧化膜）33，控制二搞=絕緣膜之⑽0模（氧化膜 ^"5,又，在其周邊電= :(，=，） (閘極絕緣膜）31上形成—由i — 你在上述熱軋化膜 41，分別朝正交於元件分離& μ層所構之閘極電極部 繼而，开以ml 域之方向呈條紋狀。 繼而，形成一用以使閘極電極部35 的後氧化膜3 6。 4 1之加工損傷恢復 然後*對於各別之電晶體，播 擴散層21 (源極擴散層&及沒極擴一散用層m極2極 雜質21，。 硬蚁增、42 ' 43之 其次，例如同圖⑻所示’將由矽氣化膜所構成 緣膜3 7至少堆積於記憶胞區域1 2上。 '
繼而，藉在氧化氣氛中之回火，而使所導 活性化=> 雜負U 其時:如同圖（c)所示，使第i絕緣膜37的表面氧化而形 成表面氧化膜37，。此表面氧化膜37,係在笫i絕緣膜37表 面之氧化量形成例如i 0為以上~ ! 〇 〇4以下。 、 又，形成表面氧化膜37，之第1絕緣犋37，係擁有從其表 丨面側氫濃度徐緩變高之濃度梯度。 J 如此’減少在矽氮化膜中之氮對通道氧化膜的影響狀態 '下，將雜質2 Γ趕入各通道區城側，例如同圖（d)所示，俾 |分別形成源極/汲極擴散層2 1 (源極擴散層2 1 a及及極擴散 :層 21b)、42、43。 4 6J2l 3 r----------- I五 '發明說明（14) I 以後，埋入層間絕緣膜38後，同樣地進行一連接於閘極 i電極部41之接觸44或配線45形成、及、汲極擴散層21b 丨（或，源極擴散層21a)之接觸39或位元線4〇等的形成，可 I完成NAND型EEPROM (未圖示）。 I 如此，於第1絕緣膜37表面強制地形成表面氧化膜37，， 丨俾如圖9所示般，可減少矽氮化膜中之氫濃度，並減少在 I熱氧化膜（通道氧化膜）31中之電子捕捉量以§。 |亦即’在堆積層間絕緣膜3 8之前’使第1絕緣膜3 7表面 I氧，時，可降低矽氮化膜中之氫濃度，減少熱氧化膜31中 丨之氫濃度。其結果，可減少在熱氧化膜3丨中之電子捕捉量 i dVg，而能防止通道氧化膜之信賴性劣化。 | /如此，本圖9所示之通道氧化膜中的氫濃度（本發明）， i係以未形成表面氧化膜37,時（習知）作為"Γ ，為相對值。 又，電子捕捉量dVg例如對閘極施加負電壓，於通道氧 |化膜使〇‘l A/cm2左右之直流定電流流動2〇秒左右時，在 j其20秒間之閘極電壓的最小值與最大值之差，此時，在.南 I道氧化膜中之電子捕捉的發生量愈多，dVg值愈大。 、
! 若依如此之構成，如上述般，即使第1絕緣ί直接殘 留，亦可抑制記憶胞之通道氧化膜的信賴性劣化D 又丄在上述本發明之第2實施形態中，雖於形成第丨絕 膜之前導入雜質’但不限於此，亦可於例如形成第i絕緣 膜後’導入雜質。 又，不限於NAND型EEPROM，同樣地亦可適用於MD 丨NOR型之EEPR0M 。 ' i或 463213 i五、發明說明（15) ---
I 1其他，在不改變本發明旨意之範圍中，當然可實施各種i
變形。 I
[發明之效果] ： ! 以上，如詳述般，若依本發明係提供一種非揮發性 |
:體記憶裝置及其製造方法，其依據電晶體之閘極長度而可 控制用以後氧化量或雜質擴散之回火條件，並可 i之高性能化。 …/ i X | 又，若依本發明，可提供一種非揮發性半導體記憶裝置 |及其製造方法，其係可使用以後氧化量或雜質擴散火 丨條件依據電晶體的閘極長度而最適化時，可降低石夕氮化膜 中之氫濃度，並可減少在通道氧化膜中之電子捕捉量D i [圖面之簡單說明]
J 丨圖1係表示本發明第1實施形態之非揮發性半導體記憶裝 i置之構成，以NAND型EEPROM為例之概略斷面圖。 I 圖2係同樣地，在NAND型EEPROM中，表示胞陣列之構成 :例的概略平面圖。 圖3係同樣地，在NAND型EEPROM中，概略地表示胞陣列 | 丨之電路構成圖。 圖4係同樣地，在NAND型EEPROM中，為說明各電晶體之 | j形成製程所示之步驟斷面圖。 j 圖5係同樣地，在NAND型EEPROM中，為說明擴散層接觸 | :之形成製程所說明的步驟斷面圖。 I 圖6係同樣地，在NAND型EEPROM中之記憶胞，表示其他 構成例之概略斷面圖。
第19頁 __A32lZX3 — — ' _ t ~—— - ... .... ~~~ ---------—~- … . i五、發明說明（16) ;ϊ 丨 圖7係在AND型EEPROM中，概略地表示胞陣列之電路構成 丨圖。 圖8係表示本發明第2實施形態之非揮發性半導體記憶裝 置，以NAND型EEPR0M為例的步驟斷面圖。 〜 圖9係同樣地，表示在NAND型EEPR0M中之特性與習知技 術比較之概略圖。
I 圖1 0係為說明習知技術與其問題點，表示N A n D型E E p r 〇 μ 構成之概略斷面圖。 I 圖1 1係同樣地，在習知NAND型EEPR0M中，為說明各電晶 丨體之形成製程所示的步驟斷面圖α [符號說明] 11…矽基板
I j :1 2…記憶胞區域（胞陣列） 丨1 2a…電井區域 1 2b…元件分離區域 1 3…周邊電路區域 :21…源極/汲極擴散層 ί 2 1 ’…雜質 2 1 a…源極擴散層 21b…汲極擴散層 ；31熱氧化獏（通道氧化膜/閘極絕緣膜） 32…洋動閘極電極（電荷蓄積層） 33…閘極間絕緣膜 丨34…控制閘極電極
第20頁 S3213 五、發明說明（π) 3 5…閘極電極部（胞電晶體/選擇閘極電晶體） 3 6…後氧化膜 37…第1絕緣膜 37’…表面氧化膜 38…層間絕緣膜 39…接觸（擴散層接觸） 39a…接觸孔（第1接觸孔） 39b…接觸孔（第2接觸孔） 4 0…位元線 41…閘極電極部（周邊電晶體） 42、43…源極/汲極擴散層（周邊電晶體） 44…接觸（閘極接觸） 45…線路 51…第2絕緣膜 ST…胞電晶體 CT…周邊電晶體 SGS…選擇閘極電晶體（源極侧） SGD…選擇閘極電晶體（汲極側） WLO〜WL15 (WLn)…字元線 位元線 BL1 'BL2
第21頁

Claims (1)

  1. 63213 案號 89107872
    ί^-JL %·. 六'申請專利範圍 1 . 一種非揮發性半導體記憶裝置，於半導體基板上設有 記憶胞部與其周邊電路部，其特徵在於具備： 第1電晶體，其係構成前述周邊電路部*且具有由 第1閘極長度所構成之第1閘極電極部； 第2電晶體，其係構成前述記憶胞部，且比第1閘極 電極部長度還短，並具有由第2閘極長所構成之第2閘極電 極部； 第1絕緣膜，係以只覆蓋第2電晶體之方式，只選擇 性設置於記憶胞部。 2.根據申請專利範圍第1項之非揮發性半導體記憶裝 置，其中第2閘極電極部係介由閘極絕緣膜而設於半導體 基板上，且具有一積層浮動閘極、閘極間絕緣膜、及控制 閘極之積層閘極構造。 3 .根據申請專利範圍第1項之非揮發性半導體記憶裝 置，其中在第1絕緣膜與第2電晶體之間，進一步設有與第 1絕緣膜相異之第2絕緣膜。 4 .根據申請專利範圍第1項之非揮發性半導體記憶裝 置，其中第1.絕緣膜係成為使接觸孔進行開孔時之蝕刻阻 隔物。 5 .根據申請專利範圍第1項之非揮發性半導體記憶裝 置，其中第1、2閘極電極部之表面分別被後氧化膜覆蓋 著。 6. —種非揮發性半導體記憶裝置之製造方法，係於半導 體基板上設有記憶胞部與其周邊電路部，其特徵在於具備
    O:\63\63998.ptc 第1頁 2001.08.07. 023 4 6321 3 案號 89107872 年月日 修正 *；、申請專利範圍 如下步驟： 在前述半導體基板之對應於周邊電路部之區域，形 成由第1閘極長度所構成之第1閘極電極部，又，對應於記 憶胞部之區域，形成一比該第1閘極電極部長度還短，且 由第2閘極長度所構成之第2閘極電極部； 分別以第1 、第2閘極電極部形成掩模，而於半導體 基板之表面植入雜質； 以覆蓋第2閘極電極部之方式，月在形成有具有該 第二閘極電極部之第2電晶體的記憶胞部，選擇性形成第1 絕緣膜； 在氧化氣氛中進行回火處理，而使雜質活性化，.俾 分別形成一具有第1閘極電極部之第1電晶體擴散層、及具 有第2閘極電極部之第2電晶體的擴散層。 7.根據申請專利範圍第6項之非揮發性半導體記憶裝置 之製造方法，其令第2閘極電極部，係介由閘極絕緣膜而 設於半導體基板上，且，形成具有一積層浮動閘極、閘極 絕緣膜、及控制閘極之積層閘極構造。 8 .根據申諱專利範圍第6項之非揮發性半導體記憶裝置 之製造方法，其中在第1絕緣膜與第2電晶體之間，進一步 具有如下步驟：形成一與第1絕緣膜相異之第2絕緣膜。 9.根據申請專利範圍第6項之非揮發性半導體記憶裝置 之製造方法，其中進一步具有如下步驟： 於全面堆積層間絕緣膜； 蝕刻此層間絕緣膜，而將抵達第1絕緣膜之第1接觸
    O:\63\63998.ptc 第2頁 2001.08. 07.024 4^3213 _案號89107872_年月日_ifi_ 六、申請專利範圍 孔進行開孔； 蝕刻一露出.於第1接觸孔底部之第1絕緣膜，而將一 逢接於第2電晶體之擴散層的第2接觸孔進行開孔。 10. 根據申請專利範圍第6項之非揮發性毛體記憶裝 置之製造方法，其中進一步具有如下步驟弟1、第2閘 極電極部的表面分別、以後氧化膜被覆。 11. 一種非揮發性半導體記憶裝置，於半導體基板上設 有一至少具有積層閘極構造部之記憶胞，其特徵在於： 使前述記憶胞藉一表面經氧化之矽氮化膜被覆者。 -12. 根據申請專利範圍第1 1項之非揮發性半導體記憶裝 置，其中矽氮化膜係表面之氧化量為10A以上且100A以 下。 13. 根據申請專利範圍第1 1項之非揮發性半導體記憶裝 置，其中5夕氮化膜係其膜中之氫濃度為3xl021 atom/cm3 以下。 14. 一種非揮發性半導體記憶裝置之製造方法，係於半 導體基板上設有一至少具有積層閘極構造部之記憶胞，其 特徵在於具備如下步驟： 使前述記憶胞被矽氮化膜被覆； 使前述矽氮化膜之表面強制地進行氧化。 1 15. 根據申請專利範圍第1 4項之非揮發性半導體記憶裝 置之製造方法，其中使前述矽氮化膜之表面強制地氧化的 步驟，係至少於矽氮化膜上堆積層間絕緣膜之前進行。
    O:\63\63998.ptc 第 3 頁 2001.08.07.025
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