JP2004363122A - Nonvolatile semiconductor memory device and method of manufacturing nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents
Nonvolatile semiconductor memory device and method of manufacturing nonvolatile semiconductor memory device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004363122A JP2004363122A JP2003155881A JP2003155881A JP2004363122A JP 2004363122 A JP2004363122 A JP 2004363122A JP 2003155881 A JP2003155881 A JP 2003155881A JP 2003155881 A JP2003155881 A JP 2003155881A JP 2004363122 A JP2004363122 A JP 2004363122A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gate electrode
- semiconductor substrate
- layer
- forming
- insulating film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 148
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 17
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 197
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 120
- 238000007667 floating Methods 0.000 claims abstract description 76
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims abstract description 39
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 36
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims abstract description 10
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 claims description 24
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 15
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 claims description 10
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 5
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 4
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 13
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 13
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 abstract description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 7
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 5
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 5
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101000658644 Homo sapiens Tetratricopeptide repeat protein 21A Proteins 0.000 description 1
- 102100034913 Tetratricopeptide repeat protein 21A Human genes 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000002784 hot electron Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
Abstract
【課題】サイドウォールスペーサの形状劣化を抑制しつつ、半導体基板表面の欠陥層を除去する。
【解決手段】半導体基板1上に積層された酸化珪素膜の異方性エッチングを行うことにより、コントロールゲート電極7およびフローティングゲート電極4の側壁にサイドウォールスペーサ8a、8bをそれぞれ形成した後、酸化珪素膜のエッチングに比べSiに対する酸化珪素膜の選択比が小さな条件に切り替えて半導体基板1の表面をエッチングすることにより、半導体基板1上の表面層が除去された堀り込み部9a、9bを形成する。
【選択図】 図4An object of the present invention is to remove a defect layer on a surface of a semiconductor substrate while suppressing deterioration of the shape of a sidewall spacer.
SOLUTION: By performing anisotropic etching of a silicon oxide film laminated on a semiconductor substrate 1, side wall spacers 8a and 8b are formed on side walls of a control gate electrode 7 and a floating gate electrode 4, respectively, and then oxidized. By etching the surface of the semiconductor substrate 1 under the condition that the selectivity of the silicon oxide film to Si is smaller than that of the etching of the silicon film, the dug portions 9a and 9b from which the surface layer on the semiconductor substrate 1 has been removed are removed. Form.
[Selection diagram] Fig. 4
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は不揮発性半導体記憶装置および不揮発性半導体記憶装置の製造方法に関し、特に、スプリットゲート型フラッシュメモリセルに適用して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のスプリットゲート型フラッシュメモリセルでは、例えば、特許文献1に開示されているように、コントロールゲート電極の高電圧が印加された際のドレイン層にかかる電界を緩和するために、コントロールゲート電極の側壁にサイドウォールスペーサを設けたものがある。
【0003】
一方、メモリセルを素子分離するため、STI(Shallow Trench Isolation)などの素子分離膜を半導体基板上に形成すると、半導体基板の表面に微細な亀裂が発生し、半導体基板の表面にリーク電流が流れるため、特性が劣化する。このため、サイドウォールスペーサの形成時にオーバーエッチングを行うことにより、半導体基板の表面を除去することが行われている。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−299477号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、サイドウォールスペーサのエッチング条件と同じ条件で半導体基板の表面をエッチングすると、サイドウォールスペーサのオーバーエッチング量も大きくなる。このため、サイドウォールスペーサの形状が三角形になり、サイドウォールスペーサの形状制御が困難になるため、メモリセルのしきい値Vthのバラツキが大きくなるという問題があった。
【0006】
そこで、本発明の目的は、サイドウォールスペーサの形状劣化を抑制しつつ、半導体基板表面の欠陥層を除去することが可能な不揮発性半導体記憶装置および不揮発性半導体記憶装置の製造方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る不揮発性半導体記憶装置によれば、第1ゲート絶縁膜を介して半導体基板上に形成されたフローティングゲート電極と、前記フローティングゲート電極上に形成された酸化層と、第2ゲート絶縁膜を介し前記酸化層上に端部がかかるようにして前記半導体基板上に形成されたコントロールゲート電極と、前記コントロールゲート電極および前記フローティングゲート電極の側壁にそれぞれ設けられ、少なくとも下部領域が垂直に切り立ったサイドウォールスペーサと、前記フローティングゲート電極側の前記半導体基板内に形成されたソース層と、前記コントロールゲート電極側の前記半導体基板内に形成されたドレイン層と、前記ドレイン層および前記ソース層が形成された半導体基板の表面層が除去された表面層除去領域とを備えることを特徴とする。
【0008】
これにより、サイドウォールスペーサの形状制御を安定して行うことが可能となり、メモリセルのしきい値のバラツキを低減することが可能となるとともに、半導体基板表面の欠陥層を除去することを可能として、半導体基板表面のリーク電流を低減することが可能となる。
また、本発明の一態様に係る不揮発性半導体記憶装置によれば、第1ゲート絶縁膜を介して半導体基板上に形成されたフローティングゲート電極と、前記フローティングゲート電極上に形成された酸化層と、第2ゲート絶縁膜を介し前記酸化層上に端部がかかるようにして前記半導体基板上に形成されたコントロールゲート電極と、前記コントロールゲート電極および前記フローティングゲート電極の側壁にそれぞれ設けられ、少なくとも下部領域が垂直に切り立ったサイドウォールスペーサと、前記フローティングゲート電極側の前記半導体基板内に形成されたソース層と、前記コントロールゲート電極側のサイドウォールスペーサを介し前記半導体基板内に形成されたドレイン層と、前記ドレイン層および前記ソース層の表面に形成された掘り込み部とを備えることを特徴とする。
【0009】
これにより、サイドウォールスペーサの下部領域が垂直に切り立った状態で、ドレイン層およびソース層の表面層を除去することが可能となり、サイドウォールスペーサの形状制御を安定して行うことが可能となるとともに、半導体基板表面の欠陥層を除去することが可能となる。このため、メモリセルのしきい値のバラツキを低減することが可能となるとともに、半導体基板表面のリーク電流を低減することが可能となり、不揮発性半導体記憶装置の製造歩留りを向上させることが可能となる。
【0010】
また、本発明の一態様に係る不揮発性半導体記憶装置によれば、前記ドレイン層上に形成された第1シリサイド層と、前記酸化層上のコントロールゲート電極の端部から所定間隔だけ隔てて、前記コントロールゲート電極上に形成された第2シリサイド層とを備えることを特徴とする。
これにより、フローティングゲート電極上にコントロールゲート電極の端部が配置された場合においても、コントロールゲート電極上の第2シリサイド層とフローティングゲート電極とがショートすることを防止しつつ、コントロールゲート電極およびドレイン層の低抵抗化を図ることが可能となる。
【0011】
また、本発明の一態様に係る不揮発性半導体記憶装置によれば、前記掘り込み部の深さは、200〜500Åの範囲内であることを特徴とする。
これにより、ソース層およびドレイン層の抵抗の増大を抑制しつつ、半導体基板表面に掘り込み部を形成することが可能となり、動作特性の劣化を抑制しつつ、半導体基板表面のリーク電流を低減することが可能となる。
【0012】
また、本発明の一態様に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法によれば、第1ゲート絶縁膜を半導体基板上に形成する工程と、上部に酸化層が設けられたフローティングゲート電極を前記第1ゲート絶縁膜上に形成する工程と、第2ゲート絶縁膜を前記半導体基板上に形成する工程と、前記酸化層上に一端が配置され、前記第2ゲート絶縁膜を介して前記半導体基板上に他端が配置されたコントロールゲート電極を形成する工程と、前記フローティングゲート電極側の前記半導体基板内にソース層を形成する工程と、前記ソース層が形成された前記半導体基板上に絶縁膜を積層する工程と、前記絶縁膜をエッチングすることにより、前記コントロールゲート電極および前記フローティングゲート電極の側壁にサイドウォールスペーサを形成する工程と、前記コントロールゲート電極側の前記半導体基板内にドレイン層を形成する工程と、前記絶縁膜のエッチングに比べ前記半導体基板に対する前記絶縁膜の選択比が小さな条件により、前記半導体基板の表面をエッチングする工程とを備えることを特徴とする。
【0013】
これにより、サイドウォールスペーサ形成時のエッチング条件を変更することで、サイドウォールスペーサがエッチングされることを抑制しつつ、半導体基板の表面をエッチングすることが可能となる。このため、製造工程の煩雑化を抑制しつつ、サイドウォールスペーサの形状制御を安定して行うことが可能となるとともに、コントロールゲート電極の高さの変動を抑制することが可能となり、メモリセルのしきい値のバラツキを低減することが可能となるとともに、半導体基板表面の欠陥層を除去することを可能として、半導体基板表面のリーク電流を低減することが可能となる。
【0014】
また、本発明の一態様に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法によれば、第1ゲート絶縁膜を半導体基板上に形成する工程と、前記第1ゲート絶縁膜が形成された半導体基板上に第1多結晶シリコン層を積層する工程と、前記第1多結晶シリコン層上に酸化防止膜を形成する工程と、前記酸化防止膜に開口部を形成する工程と、前記開口部が形成された酸化防止膜をマスクとして前記第1多結晶シリコン層の熱酸化を行うことにより、前記第1多結晶シリコン層の上部に酸化層を形成する工程と、前記酸化防止膜を除去する工程と、前記酸化層をマスクとして前記第1多結晶シリコン層をエッチングすることにより、前記酸化層を上部に有するフローティングゲート電極を形成する工程と、前記半導体基板上に第2ゲート絶縁膜を形成する工程と、前記第2ゲート絶縁膜が形成された半導体基板上に第2多結晶シリコン層を積層する工程と、前記第2多結晶シリコン層をパターニングすることにより、前記酸化層上に一端が配置され、前記第2ゲート絶縁膜を介して前記半導体基板上に他端が配置されたコントロールゲート電極を形成する工程と、前記コントロールゲート電極側の前記半導体基板上を覆う第1フォトレジスト層を形成する工程と、前記第1フォトレジスト層、前記フローティングゲート電極および前記コントロールゲート電極をマスクとしてイオン注入を行うことにより、前記フローティングゲート電極側の前記半導体基板内にソース層を形成する工程と、前記ソース層が形成された前記半導体基板上に絶縁膜を積層する工程と、前記絶縁膜をエッチングすることにより、前記コントロールゲート電極および前記フローティングゲート電極の側壁にサイドウォールスペーサを形成する工程と、前記絶縁膜のエッチングに比べ前記半導体基板に対する前記絶縁膜の選択比が小さな条件により、前記半導体基板の表面をエッチングする工程と、前記フローティングゲート電極側の前記半導体基板上を覆う第2フォトレジスト層を形成する工程と、前記第2フォトレジスト層、前記フローティングゲート電極、前記コントロールゲート電極および前記サイドウォールスペーサをマスクとしてイオン注入を行うことにより、前記コントロールゲート電極側の前記半導体基板内にドレイン層を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【0015】
これにより、サイドウォールスペーサ形成時のエッチング条件を変更することで、サイドウォールスペーサがエッチングされることを抑制しつつ、半導体基板の表面をエッチングすることが可能となり、メモリセルのしきい値のバラツキを低減することが可能となるとともに、半導体基板表面のリーク電流を低減することが可能となる。
【0016】
また、本発明の一態様に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法によれば、端部が前記コントロールゲート電極上にかかるようにして前記ソース層を覆う酸化膜を形成する工程と、前記酸化膜が形成された半導体基板上にシリサイド形成用金属膜を形成する工程と、前記シリサイド形成用金属膜をシリコンと反応させることにより、前記ドレイン層および前記コントロールゲート電極上にシリサイド層を形成する工程とをさらに備えることを特徴とする。
【0017】
これにより、酸化層上のコントロールゲート電極の端部から所定間隔だけ隔ててシリサイド層を形成することが可能となるとともに、ソース層上にシリサイド層を形成することなく、ドレイン層上にシリサイド層を形成することが可能となる。このため、フローティングゲート電極上にコントロールゲート電極の端部が配置された場合においても、コントロールゲート電極上のシリサイド層とフローティングゲート電極とがショートすることを防止しつつ、コントロールゲート電極およびドレイン層の低抵抗化を図ることが可能となる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の概略構成を示す平面図である。
【0019】
図1において、メモリセルには、フローティングゲート電極4が設けられるとともに、フローティングゲート電極4の両側には、ドレイン層10aおよびソース層10bがそれぞれ設けられている。
そして、フローティングゲート電極4が設けられたメモリセルはマトリックス状に配列され、ドレイン層10aは、列方向に隣接する1対のメモリセルで共用され、ドレイン層10aを共用する1対のメモリセルは、STI2を介して行方向に分離されている。
【0020】
また、フローティングゲート電極4を挟んでドレイン層10aの反対側には、行方向に伸びるソース層10bが配置され、ソース層10bは、列方向に隣接する2行分のメモリセルで共用されている。
また、フローティングゲート電極4上に端部がかかるようにして、ワードラインWL1〜WL6が行方向に配設されている。また、列方向には、各ワードラインWL1〜WL6と交差するようにして、ビットラインBL1〜BL7が配設され、各ビットラインBL1〜BL7は、ビットコンタクトH1を介してドレイン層10aと接続されている。また、列方向には、ソース配線Vssが配設され、ソース配線Vssは、ソースコンタクトH2を介して各ソース層10bと接続されている。
【0021】
図2(a)は、図1のA−A´腺で切断した断面図、図2(b)は、図1のB−B´腺で切断した断面図である。
図2において、半導体基板1には、ドレイン層10aを行方向(B−B´方向)に分離するSTI2が埋め込まれている。そして、STI2が埋め込まれた半導体基板1上には、ゲート絶縁膜3を介してフローティングゲート電極4が形成され、フローティングゲート電極4の上部には、酸化層5が形成されている。また、一端が酸化層5を介してフローティングゲート電極4上に配置されるとともに、他端がゲート絶縁膜6を介して半導体基板1上に配置されたコントロールゲート電極7が形成されている。そして、同一行に配置されたコントロールゲート電極7は、図1の共通のワードラインWL1〜WL6にそれぞれ接続されている。
【0022】
また、コントロールゲート電極7およびフローティングゲート電極4の側壁には、少なくとも下部領域が垂直に切り立った状態でサイドウォールスペーサ8a、8bがそれぞれ形成されている。そして、コントロールゲート電極7側の半導体基板1には、半導体基板1上の表面層が除去された堀り込み部9aが形成されるとともに、フローティングゲート電極4側の半導体基板1には、半導体基板1上の表面層が除去された堀り込み部9bが形成され、STI2の形成により発生した半導体基板1表面の亀裂層が除去されている。
【0023】
そして、堀り込み部9bが設けられたフローティングゲート電極4側の半導体基板1内には、ドレイン層10aが形成されるとともに、堀り込み部9aが設けられたコントロールゲート電極7側の半導体基板1内には、ソース層10bが形成されている。そして、ドレイン層10a上にはシリサイド層11aが形成されるともに、コントロールゲート電極7上には、酸化層5上のコントロールゲート電極7の端部から所定間隔だけ隔ててシリサイド層11bが形成されている。そして、コントロールゲート電極7上には、層間絶縁膜12を介してビットラインBLが列方向(A−A´方向)に形成されている。
【0024】
そして、図2のメモリセルの消去動作を行う場合、図1のソース配線Vssをグランド電位に保持し、全てのメモリセルのソース層10bをグランド電位に保持するとともに、全てのビットラインBL1〜BL7をグランド電位に保持し、全てのメモリセルのドレイン層10aをグランド電位に保持する。さらに、選択されたワードラインWL1〜WL6に11〜13Vの高電圧を印加し、選択されたワードラインWL1〜WL6に接続されているメモリセルのコントロールゲート電極7に11〜13Vの高電圧を印加するとともに、非選択のワードラインWL1〜WL6をグランド電位に保持し、非選択のワードラインWL1〜WL6に接続されているメモリセルのコントロールゲート電極7をグランド電位に保持する。
【0025】
そして、ドレイン層10aおよびソース層10bがグランド電位に保持された状態で、コントロールゲート電極7に11〜13Vの高電圧が印加されると、コントロールゲート電極7とフローティングゲート電極4との間には高電界がかかり、コントロールゲート電極7とフローティングゲート電極4との間にFN(Fowler Nordheim)トンネル電流が流れる。このため、フローティングゲート電極4の電子がコントロールゲート電極7側に引き抜かれ、選択されたメモリセルに記憶されたデータの消去を行うことができる。
【0026】
ここで、図2(a)に示すように、フローティングゲート電極4上の酸化層5を楕円状に形成し、フローティングゲート電極4の端部を尖らせることにより、フローティングゲート電極4の端部に電界を集中させることができる。このため、フローティングゲート電極4の電子をコントロールゲート電極7側に効率よく引き抜くことが可能となり、書き換え回数を増加させることを可能として、スプリットゲート型フラッシュメモリの寿命を向上させることが可能となる。
【0027】
なお、スプリットゲート型フラッシュメモリでは、選択されたワードラインWL1〜WL6に接続されている全てのメモリセルに対して一括して消去動作が行われ、全てのワードラインWL1〜WL6を同時に選択することにより、全てのメモリセルの消去動作を一括して行うことができる。
次に、図2のメモリセルの書き込み動作を行う場合、図1のソース配線Vssに10〜11Vの高電圧を印加し、全てのメモリセルのソース層10bに10〜11Vの高電圧を印加する。また、選択されたビットラインBL1〜BL7に1Vの電圧を印加し、選択されたビットラインBL1〜BL7に接続されているメモリセルのドレイン層10aに1Vの電圧を印加するとともに、非選択のビットラインBL1〜BL7に2Vの電圧を印加し、非選択のビットラインBL1〜BL7に接続されているメモリセルのドレイン層10aに2Vの電圧を印加する。さらに、選択されたワードラインWL1〜WL6に1.8Vの低電圧を印加し、選択されたワードラインWL1〜WL6に接続されているメモリセルのコントロールゲート電極7に1.8Vの低電圧を印加するとともに、非選択のワードラインWL1〜WL6をグランド電位に保持し、非選択のワードラインWL1〜WL6に接続されているメモリセルのコントロールゲート電極7をグランド電位に保持する。
【0028】
そして、コントロールゲート電極7下のチャネル領域のしきい値Vthが、例えば、0.5Vであるとすると、選択されたワードラインWL1〜WL6に接続されているメモリセルのチャネル領域は反転状態となる。このため、選択されたビットラインBL1〜BL7を介してドレイン層10aに1Vが印加されている場合、選択されたワードラインWL1〜WL6に接続されているメモリセルには、ソース層10bからドレイン層10aに向かって電流が流れる。一方、コントロールゲート電極7下のチャネル領域のしきい値Vthが、例えば、0.5Vである場合、非選択のワードラインWL1〜WL6に接続されているメモリセルのチャネル領域は空乏状態となり、非選択のワードラインWL1〜WL6に接続されているメモリセルには、ソース層10bからドレイン層10aに向かう電流が流れない。
【0029】
そして、ソース層10bには10〜11Vの高電圧が印加されているため、ソース層10bとフローティングゲート電極4との容量カップリングによりフローティングゲート電極4の電位が持ち上げられ、チャネル領域とフローティングゲート電極4との間に高電界が発生する。このため、ソース層10bからドレイン層10aに向かって電流が流れると、チャネル領域を流れる電子は高電界により加速されてホットエレクトロンとなり、フローティングゲート電極4に電子が注入される。この結果、選択されたワードラインWL1〜WL6およびビットラインBL1〜BL7に接続されているメモリセルには電荷が蓄積され、選択されたメモリセルにデータを書き込むことができる。
【0030】
次に、図2のメモリセルの読み出し動作を行う場合、図1のソース配線Vssをグランド電位に保持し、全てのメモリセルのソース層10bをグランド電位に保持する。また、選択されたビットラインBL1〜BL7に1Vの低電圧を印加し、選択されたビットラインBL1〜BL7に接続されているメモリセルのドレイン層10aに1Vの低電圧を印加するとともに、非選択のビットラインBL1〜BL7をグランド電位に保持し、非選択のビットラインBL1〜BL7に接続されているメモリセルのドレイン層10aをグランド電位に保持する。さらに、選択されたワードラインWL1〜WL6に3±0.3Vの電圧を印加し、選択されたワードラインWL1〜WL6に接続されているメモリセルのコントロールゲート電極7に3±0.3Vの電圧を印加するとともに、非選択のワードラインWL1〜WL6をグランド電位に保持し、非選択のワードラインWL1〜WL6に接続されているメモリセルのコントロールゲート電極7をグランド電位に保持する。
【0031】
そして、ビットラインBL1〜BL7およびワードラインWL1〜WL6で選択されたメモリセルが消去状態にある場合、選択されたメモリセルのフローティングゲート電極4の電子が引き抜かれている。このため、消去状態にあるメモリセルのフローティングゲート電極4下のチャネル領域はオンしており、選択されたビットラインBL1〜BL7を介してドレイン層10aに1Vが印加されている場合、選択されたワードラインWL1〜WL6に接続されているメモリセルには、ドレイン層10aからソース層10bに向かって電流が流れる。
【0032】
一方、ビットラインBL1〜BL7およびワードラインWL1〜WL6で選択されたメモリセルが書き込み状態にある場合、選択されたメモリセルのフローティングゲート電極4には電子が蓄積されている。このため、書き込み状態にあるメモリセルのフローティングゲート電極4下のチャネル領域はオフしており、選択されたビットラインBL1〜BL7を介してドレイン層10aに1Vが印加されている場合においても、選択されたワードラインWL1〜WL6に接続されているメモリセルには、ドレイン層10aからソース層10bに向かって流れる電流が消去状態に比べて小さくなる。このため、選択されたメモリセルに流れる電流の大きさをセンスアンプで検出することにより、選択されたメモリセルの消去状態および書き込み状態を判別することができる。
【0033】
また、非選択のワードラインWL1〜WL6をグランド電位に保持し、非選択のワードラインWL1〜WL6に接続されているメモリセルのコントロールゲート電極7をグランド電位に保持することにより、コントロールゲート電極7下のチャネル領域をオフすることができる。このため、非選択のメモリセルが過剰消去状態にある場合においても、非選択のメモリセルが常に導通状態になることを防止することができ、選択されたメモリセルの読み出し動作を正常に行うことが可能となる。
【0034】
ここで、図2のサイドウォールスペーサ8a、8bの下部領域を垂直に切り立たせるとともに、半導体基板1上の表面層が除去された堀り込み部9a、9bを形成することにより、サイドウォールスペーサ8a、8bの形状制御を安定して行うことが可能となるとともに、半導体基板1表面の欠陥層を除去することが可能となる。このため、メモリセルのしきい値のバラツキを低減することが可能となるとともに、半導体基板1表面のリーク電流を低減することが可能となり、不揮発性半導体記憶装置の製造歩留りを向上させることが可能となる。
【0035】
なお、掘り込み部9a、9bの深さは、200〜500Åの範囲内であることが好ましい。これにより、ソース層10bおよびドレイン層10aの抵抗の増大を抑制しつつ、半導体基板1表面に掘り込み部を形成することが可能となり、動作特性の劣化を抑制しつつ、半導体基板1表面のリーク電流を低減することが可能となる。
【0036】
また、ドレイン層10b上にはシリサイド層が形成されないようにするともに、コントロールゲート電極7上には、酸化層5上のコントロールゲート電極7の端部から所定間隔だけ隔ててシリサイド層11bを形成することにより、フローティングゲート電極4上にコントロールゲート電極7の端部が配置された場合においても、コントロールゲート電極7上のシリサイド層11bとフローティングゲート電極4とがショートすることを防止しつつ、コントロールゲート電極11bおよびドレイン層9aの低抵抗化を図ることが可能となる。
【0037】
図3〜図5は、本発明の一実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す断面図である。
図3(a)において、熱酸化により、ゲート絶縁膜3を半導体基板1上に形成する。そして、CVDなどの方法により、ゲート絶縁膜3が形成された半導体基板1に多結晶シリコン層4´を積層し、窒化珪素膜などの酸化防止膜21を多結晶シリコン層4´上に形成する。
【0038】
次に、図3(b)に示すように、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて酸化防止膜21をパターニングすることにより、酸化防止膜21に開口部21´を形成する。
次に、図3(c)に示すように、開口部21´が形成された酸化防止膜21をマスクとして多結晶シリコン層4´の熱酸化を行うことにより、多結晶シリコン層4´の上部に酸化層5を選択的に形成する。
【0039】
次に、図3(d)に示すように、多結晶シリコン層4´上の酸化防止膜21を除去する。そして、多結晶シリコン層4´の上部に選択的に形成された酸化層5をマスクとして多結晶シリコン層4´をエッチングすることにより、酸化層5を上部に有するフローティングゲート電極4を形成する。
次に、図4(a)に示すように、熱酸化により、半導体基板1上にゲート絶縁膜6を形成する。そして、CVDなどの方法により、ゲート絶縁膜6が形成された半導体基板1上に多結晶シリコン層を積層する。そして、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて多結晶シリコン層をパターニングすることにより、酸化層5を介してフローティングゲート電極4上に一端が配置され、ゲート絶縁膜6を介して半導体基板1上に他端が配置されたコントロールゲート電極7を形成する。
【0040】
次に、図4(b)に示すように、フォトリソグラフィー技術を用いることにより、コントロールゲート電極7側の半導体基板1上を覆うフォトレジスト層R1を形成する。そして、フォトレジスト層R1、フローティングゲート電極4およびコントロールゲート電極7をマスクとしてイオン注入を半導体基板1に行うことにより、フローティングゲート電極4側の半導体基板1内にソース層10bを形成する。
【0041】
次に、図4(c)に示すように、フォトレジスト層R1を除去する。そして、CVDなどの方法により、ソース層10bが形成された半導体基板1上に酸化珪素膜を積層する。そして、半導体基板1上に積層された酸化珪素膜の異方性エッチングを行うことにより、コントロールゲート電極7およびフローティングゲート電極4の側壁にサイドウォールスペーサ8a、8bをそれぞれ形成する。ここで、酸化珪素膜をエッチングする場合、Siに対する酸化珪素膜の選択比が大きな条件で酸化珪素膜をエッチングすることが好ましい。例えば、酸化珪素膜のエッチング条件として、CHF3/CF4/Arを含む混合ガスを用いることができる。具体的には、例えば、CHF3/CF4/Arの流量を30sccm、30sccm、600sccmにそれぞれ設定するとともに、パワーを1300Wに設定することができる。
【0042】
これにより、コントロールゲート電極7の高さのバラツキを抑制しつつ、酸化珪素膜を効率よくエッチングすることができ、サイドウォールスペーサ8a、8bの形状制御を安定して行うことが可能となる。
次に、図4(d)に示すように、サイドウォールスペーサ8a、8bを形成するためのエッチング中に半導体基板1の表面が露出されると、エッチング条件を切り替えて半導体基板1の表面をエッチングすることにより、半導体基板1上の表面層が除去された堀り込み部9a、9bを形成する。
【0043】
ここで、半導体基板1の表面をエッチングする場合、酸化珪素膜のエッチングに比べSiに対する酸化珪素膜の選択比が小さな条件により、半導体基板1の表面をエッチングすることが好ましい。例えば、半導体基板1の表面をエッチングする場合、窒化珪素膜をエッチングするための条件を用いることができ、半導体基板1のエッチング条件として、CHF3/CF4/Ar/O2を含む混合ガスを用いることができる。具体的には、例えば、CHF3/CF4/Ar/O2の流量を5sccm、70sccm、800sccm、13sccmにそれぞれ設定するとともに、パワーを500Wに設定することができる。
【0044】
これにより、サイドウォールスペーサ8a、8b形成時のエッチング条件を変更することで、サイドウォールスペーサ8a、8bがエッチングされることを抑制しつつ、半導体基板1の表面をエッチングすることが可能となる。このため、製造工程の煩雑化を抑制しつつ、サイドウォールスペーサ8a、8bの形状制御を安定して行うことが可能となるとともに、コントロールゲート電極7の高さの変動を抑制することが可能となり、メモリセルのしきい値のバラツキを低減することが可能となるとともに、半導体基板1表面の欠陥層を除去することを可能として、半導体基板1表面のリーク電流を低減することが可能となる。
【0045】
また、半導体基板1の表面をエッチングする場合、エンドポイント信号を監視することにより、半導体基板1の表面が露出した時点でエッチング条件を安定して切り替えることが可能となり、堀り込み部9a、9bの深さを精度よく制御することが可能となる。
次に、図5(a)に示すように、フォトリソグラフィー技術を用いることにより、フローティングゲート電極4側の半導体基板1上を覆うフォトレジスト層R2を形成する。そして、フォトレジスト層R2、フローティングゲート電極4、コントロールゲート電極7およびサイドウォールスペーサ8a、8bをマスクとして半導体基板1にイオン注入を行うことにより、コントロールゲート電極7側の半導体基板1内にドレイン層10aを形成する。
【0046】
次に、図5(b)に示すように、フォトレジスト層R2を除去する。そして、CVDなどの方法により、ドレイン層10aが形成された半導体基板1上に酸化珪素膜22を積層する。そして、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いることにより、端部がコントロールゲート電極7上にかかるようにしてソース層10bが覆われるように酸化珪素膜22をパターニングする。そして、スパッタなどの方法により、WやMoなどのシリサイド形成用金属膜23を全面に積層する。
【0047】
次に、図5(c)に示すように、熱処理により、シリサイド形成用金属膜23をSiと反応させることで、ドレイン層10aおよびコントロールゲート電極7上にシリサイド層11a、11bをそれぞれ形成する。
これにより、酸化層5上のコントロールゲート電極7の端部から所定間隔だけ隔ててシリサイド層11bを形成することが可能となるとともに、ソース層10b上にシリサイド層を形成することなく、ドレイン層10a上にシリサイド層11を形成することが可能となる。このため、フローティングゲート電極4上にコントロールゲート電極7の端部が配置された場合においても、コントロールゲート電極7上のシリサイド層11bとフローティングゲート電極4とがショートすることを防止しつつ、コントロールゲート電極7およびドレイン層10aの低抵抗化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の構成を示す平面図。
【図2】一実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の構成を示す断面図。
【図3】一実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す図。
【図4】一実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す図。
【図5】一実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す図。
【符号の説明】
WL1〜WL6 ワードライン、BL1〜BL7、BL ビットラインVssソース配線、H1 ビットコンタクト、H2 ソースコンタクト、1 半導体基板、2 STI、3、6 ゲート絶縁膜、4 フローティングゲート電極、5酸化層、7 コントロールゲート電極、8a、8b サイドウォールスペーサ、9a、9b 堀り込み部、10a ドレイン層、10b ソース層、11a、11b シリサイド層、12 層間絶縁膜、4´ 多結晶シリコン層、21 酸化防止膜、21´ 開口部、P1、P2 イオン注入、R1、R2 フォトレジスト[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device and a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device, and is particularly suitable for application to a split gate flash memory cell.
[0002]
[Prior art]
In a conventional split gate type flash memory cell, for example, as disclosed in
[0003]
On the other hand, when an element isolation film such as STI (Shallow Trench Isolation) is formed on a semiconductor substrate in order to isolate a memory cell from an element, a fine crack is generated on the surface of the semiconductor substrate, and a leak current flows on the surface of the semiconductor substrate. Therefore, the characteristics are deteriorated. For this reason, the surface of the semiconductor substrate has been removed by performing over-etching when forming the sidewall spacer.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-299777
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the surface of the semiconductor substrate is etched under the same conditions as the etching conditions of the sidewall spacer, the amount of overetching of the sidewall spacer also increases. For this reason, the shape of the sidewall spacer becomes triangular, and it becomes difficult to control the shape of the sidewall spacer, so that there is a problem that the variation of the threshold value Vth of the memory cell becomes large.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device capable of removing a defect layer on the surface of a semiconductor substrate while suppressing the deterioration of the shape of a sidewall spacer, and a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device. It is.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to one embodiment of the present invention, there is provided a nonvolatile semiconductor memory device, comprising: a floating gate electrode formed on a semiconductor substrate via a first gate insulating film; A control gate electrode formed on the semiconductor substrate such that an end is formed on the oxide layer with a second gate insulating film interposed therebetween, and a control gate electrode and a floating gate electrode. Side wall spacers respectively provided on the side walls, at least a lower region of which is vertically steep, a source layer formed in the semiconductor substrate on the floating gate electrode side, and formed in the semiconductor substrate on the control gate electrode side A drain layer, and a semiconductor substrate on which the drain layer and the source layer are formed. Characterized in that it comprises a surface layer is removed surface layer removal region of.
[0008]
This makes it possible to stably control the shape of the sidewall spacer, reduce the variation in the threshold value of the memory cell, and remove the defect layer on the surface of the semiconductor substrate. In addition, it is possible to reduce the leak current on the surface of the semiconductor substrate.
Further, according to the nonvolatile semiconductor memory device of one embodiment of the present invention, the floating gate electrode formed on the semiconductor substrate via the first gate insulating film, and the oxide layer formed on the floating gate electrode A control gate electrode formed on the semiconductor substrate such that an end of the control gate electrode extends over the oxide layer via a second gate insulating film; and a control gate electrode provided on sidewalls of the control gate electrode and the floating gate electrode. A side wall spacer whose lower region is stood vertically, a source layer formed in the semiconductor substrate on the floating gate electrode side, and a drain formed in the semiconductor substrate via the side wall spacer on the control gate electrode side A layer and a surface of the drain layer and the source layer. Characterized in that it comprises a dug portion.
[0009]
This makes it possible to remove the surface layers of the drain layer and the source layer in a state where the lower region of the side wall spacer is stood vertically, and it is possible to stably control the shape of the side wall spacer. This makes it possible to remove a defect layer on the surface of the semiconductor substrate. For this reason, it is possible to reduce the variation in the threshold value of the memory cell, reduce the leakage current on the surface of the semiconductor substrate, and improve the manufacturing yield of the nonvolatile semiconductor memory device. Become.
[0010]
Further, according to the nonvolatile semiconductor memory device of one embodiment of the present invention, the first silicide layer formed on the drain layer is separated from the end of the control gate electrode on the oxide layer by a predetermined distance, A second silicide layer formed on the control gate electrode.
Thereby, even when the end portion of the control gate electrode is arranged on the floating gate electrode, short-circuit between the second silicide layer on the control gate electrode and the floating gate electrode is prevented, and the control gate electrode and the drain are prevented. It is possible to reduce the resistance of the layer.
[0011]
Further, according to the nonvolatile semiconductor memory device of one embodiment of the present invention, the depth of the dug portion is in a range of 200 to 500 °.
As a result, it is possible to form a dug portion on the surface of the semiconductor substrate while suppressing an increase in the resistance of the source layer and the drain layer, and to reduce the leakage current on the surface of the semiconductor substrate while suppressing the deterioration of the operation characteristics. It becomes possible.
[0012]
According to the method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device of one embodiment of the present invention, the step of forming a first gate insulating film on a semiconductor substrate and the step of forming a floating gate electrode provided with an oxide layer on A step of forming a second gate insulating film on the semiconductor substrate, a step of forming a second gate insulating film on the semiconductor substrate, and one end disposed on the oxide layer; Forming a control gate electrode having the other end disposed thereon, forming a source layer in the semiconductor substrate on the floating gate electrode side, and forming an insulating film on the semiconductor substrate on which the source layer is formed. Stacking and etching the insulating film to form sidewall spacers on sidewalls of the control gate electrode and the floating gate electrode Forming a drain layer in the semiconductor substrate on the side of the control gate electrode, and the step of forming a drain layer in the semiconductor substrate on the control gate electrode side. Etching step.
[0013]
Thus, by changing the etching conditions at the time of forming the sidewall spacer, the surface of the semiconductor substrate can be etched while suppressing the sidewall spacer from being etched. For this reason, it is possible to stably control the shape of the sidewall spacer while suppressing the complexity of the manufacturing process, and it is also possible to suppress a variation in the height of the control gate electrode, thereby reducing the memory cell size. It is possible to reduce the variation in the threshold value and to remove the defect layer on the surface of the semiconductor substrate, thereby reducing the leak current on the surface of the semiconductor substrate.
[0014]
According to the method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device of one embodiment of the present invention, the step of forming the first gate insulating film on the semiconductor substrate and the step of forming the first gate insulating film on the semiconductor substrate on which the first gate insulating film is formed Forming a first polycrystalline silicon layer, forming an antioxidant film on the first polycrystalline silicon layer, forming an opening in the antioxidant film, and forming the opening. Forming a oxidized layer on the first polycrystalline silicon layer by performing thermal oxidation of the first polycrystalline silicon layer using the antioxidant film as a mask; removing the antioxidant film; Forming a floating gate electrode having the oxide layer thereon by etching the first polycrystalline silicon layer using the oxide layer as a mask, and forming a second gate insulating film on the semiconductor substrate Stacking a second polycrystalline silicon layer on the semiconductor substrate on which the second gate insulating film is formed, and patterning the second polycrystalline silicon layer so that one end is disposed on the oxide layer. Forming a control gate electrode having the other end disposed on the semiconductor substrate via the second gate insulating film; and forming a first photoresist layer covering the semiconductor substrate on the control gate electrode side. Forming a source layer in the semiconductor substrate on the floating gate electrode side by performing ion implantation using the first photoresist layer, the floating gate electrode, and the control gate electrode as a mask; Laminating an insulating film on the semiconductor substrate on which the source layer is formed, and etching the insulating film; Forming a sidewall spacer on the side wall of the control gate electrode and the floating gate electrode, and the condition that the selectivity of the insulating film with respect to the semiconductor substrate is smaller than the etching of the insulating film. Etching; forming a second photoresist layer covering the semiconductor substrate on the floating gate electrode side; and forming the second photoresist layer, the floating gate electrode, the control gate electrode, and the sidewall spacer. Forming a drain layer in the semiconductor substrate on the control gate electrode side by performing ion implantation using the mask as a mask.
[0015]
Thus, by changing the etching conditions at the time of forming the sidewall spacer, the surface of the semiconductor substrate can be etched while suppressing the etching of the sidewall spacer, and the threshold value of the memory cell varies. And the leakage current on the surface of the semiconductor substrate can be reduced.
[0016]
According to the method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device of one embodiment of the present invention, a step of forming an oxide film covering the source layer so that an end of the oxide film covers the control gate electrode; Forming a silicide-forming metal film on the semiconductor substrate on which is formed, and reacting the silicide-forming metal film with silicon to form a silicide layer on the drain layer and the control gate electrode. Is further provided.
[0017]
This makes it possible to form the silicide layer at a predetermined distance from the end of the control gate electrode on the oxide layer, and to form the silicide layer on the drain layer without forming the silicide layer on the source layer. It can be formed. Therefore, even when the end of the control gate electrode is disposed on the floating gate electrode, short-circuit between the silicide layer on the control gate electrode and the floating gate electrode is prevented, and the control gate electrode and the drain layer are prevented from being short-circuited. Low resistance can be achieved.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a nonvolatile semiconductor memory device and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to one embodiment of the present invention.
[0019]
In FIG. 1, a floating
The memory cells provided with the floating
[0020]
A
Further, word lines WL1 to WL6 are arranged in the row direction such that the end portions extend over the floating
[0021]
FIG. 2A is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG.
In FIG. 2, an
[0022]
[0023]
A
[0024]
When the erasing operation of the memory cell of FIG. 2 is performed, the source wiring Vss of FIG. 1 is held at the ground potential, the source layers 10b of all the memory cells are held at the ground potential, and all the bit lines BL1 to BL7 are held. Are held at the ground potential, and the drain layers 10a of all the memory cells are held at the ground potential. Further, a high voltage of 11 to 13 V is applied to the selected word lines WL1 to WL6, and a high voltage of 11 to 13 V is applied to the
[0025]
When a high voltage of 11 to 13 V is applied to the
[0026]
Here, as shown in FIG. 2A, the
[0027]
In the split gate type flash memory, the erasing operation is performed on all the memory cells connected to the selected word lines WL1 to WL6 at once, and all the word lines WL1 to WL6 are selected at the same time. Thereby, the erasing operation of all the memory cells can be performed collectively.
Next, when performing the write operation of the memory cell of FIG. 2, a high voltage of 10 to 11 V is applied to the source wiring Vss of FIG. 1, and a high voltage of 10 to 11 V is applied to the
[0028]
If the threshold Vth of the channel region below the
[0029]
Since a high voltage of 10 to 11 V is applied to the
[0030]
Next, when the read operation of the memory cell in FIG. 2 is performed, the source wiring Vss in FIG. 1 is held at the ground potential, and the source layers 10b of all the memory cells are held at the ground potential. In addition, a low voltage of 1 V is applied to the selected bit lines BL1 to BL7, a low voltage of 1 V is applied to the
[0031]
When the memory cells selected by the bit lines BL1 to BL7 and the word lines WL1 to WL6 are in the erased state, the electrons of the floating
[0032]
On the other hand, when the memory cells selected by the bit lines BL1 to BL7 and the word lines WL1 to WL6 are in a write state, electrons are accumulated in the floating
[0033]
In addition, the non-selected word lines WL1 to WL6 are held at the ground potential, and the
[0034]
Here, the lower regions of the
[0035]
In addition, it is preferable that the depth of the
[0036]
Further, a silicide layer is not formed on the
[0037]
3 to 5 are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to one embodiment of the present invention.
In FIG. 3A, a
[0038]
Next, as shown in FIG. 3B, an opening 21 'is formed in the
Next, as shown in FIG. 3C, the polycrystalline silicon layer 4 'is thermally oxidized using the
[0039]
Next, as shown in FIG. 3D, the
Next, as shown in FIG. 4A, a
[0040]
Next, as shown in FIG. 4B, a photoresist layer R1 that covers the
[0041]
Next, as shown in FIG. 4C, the photoresist layer R1 is removed. Then, a silicon oxide film is stacked on the
[0042]
Thus, the silicon oxide film can be efficiently etched while suppressing the variation in the height of the
Next, as shown in FIG. 4D, when the surface of the
[0043]
Here, when etching the surface of the
[0044]
Thus, by changing the etching conditions at the time of forming the
[0045]
Further, when the surface of the
Next, as shown in FIG. 5A, a photoresist layer R2 covering the
[0046]
Next, as shown in FIG. 5B, the photoresist layer R2 is removed. Then, a
[0047]
Next, as shown in FIG. 5C, the silicide-forming
Thus,
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to one embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to one embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to one embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to one embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to one embodiment.
[Explanation of symbols]
WL1 to WL6 Word line, BL1 to BL7, BL bit line Vss source wiring, H1 bit contact, H2 source contact, 1 semiconductor substrate, 2 STI, 3, 6 gate insulating film, 4 floating gate electrode, 5 oxide layer, 7 control Gate electrode, 8a, 8b sidewall spacer, 9a, 9b dug portion, 10a drain layer, 10b source layer, 11a, 11b silicide layer, 12 interlayer insulating film, 4 'polycrystalline silicon layer, 21 antioxidant film, 21 ´ Opening, P1, P2 ion implantation, R1, R2 photoresist
Claims (7)
前記フローティングゲート電極上に形成された酸化層と、
第2ゲート絶縁膜を介し前記酸化層上に端部がかかるようにして前記半導体基板上に形成されたコントロールゲート電極と、
前記コントロールゲート電極および前記フローティングゲート電極の側壁にそれぞれ設けられ、少なくとも下部領域が垂直に切り立ったサイドウォールスペーサと、
前記フローティングゲート電極側の前記半導体基板内に形成されたソース層と、
前記コントロールゲート電極側の前記半導体基板内に形成されたドレイン層と、
前記ドレイン層および前記ソース層が形成された半導体基板の表面層が除去された表面層除去領域とを備えることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。A floating gate electrode formed on the semiconductor substrate via the first gate insulating film;
An oxide layer formed on the floating gate electrode;
A control gate electrode formed on the semiconductor substrate such that an end of the control gate electrode extends over the oxide layer via a second gate insulating film;
Sidewall spacers respectively provided on the side walls of the control gate electrode and the floating gate electrode, and at least the lower region is vertically stood up,
A source layer formed in the semiconductor substrate on the floating gate electrode side,
A drain layer formed in the semiconductor substrate on the control gate electrode side,
A non-volatile semiconductor memory device, comprising: a surface layer removal region in which a surface layer of a semiconductor substrate on which the drain layer and the source layer are formed is removed.
前記フローティングゲート電極上に形成された酸化層と、
第2ゲート絶縁膜を介し前記酸化層上に端部がかかるようにして前記半導体基板上に形成されたコントロールゲート電極と、
前記コントロールゲート電極および前記フローティングゲート電極の側壁にそれぞれ設けられ、少なくとも下部領域が垂直に切り立ったサイドウォールスペーサと、
前記フローティングゲート電極側の前記半導体基板内に形成されたソース層と、
前記コントロールゲート電極側のサイドウォールスペーサを介し前記半導体基板内に形成されたドレイン層と、
前記ドレイン層および前記ソース層の表面に形成された掘り込み部とを備えることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。A floating gate electrode formed on the semiconductor substrate via the first gate insulating film;
An oxide layer formed on the floating gate electrode;
A control gate electrode formed on the semiconductor substrate such that an end of the control gate electrode extends over the oxide layer via a second gate insulating film;
Sidewall spacers respectively provided on the side walls of the control gate electrode and the floating gate electrode, and at least the lower region is vertically stood up,
A source layer formed in the semiconductor substrate on the floating gate electrode side,
A drain layer formed in the semiconductor substrate via a sidewall spacer on the control gate electrode side,
A non-volatile semiconductor memory device, comprising: a dug portion formed on a surface of the drain layer and the source layer.
前記酸化層上のコントロールゲート電極の端部から所定間隔だけ隔てて、前記コントロールゲート電極上に形成された第2シリサイド層とを備えることを特徴とする請求項2記載の不揮発性半導体記憶装置。A first silicide layer formed on the drain layer;
3. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 2, further comprising a second silicide layer formed on said control gate electrode at a predetermined distance from an end of said control gate electrode on said oxide layer.
上部に酸化層が設けられたフローティングゲート電極を前記第1ゲート絶縁膜上に形成する工程と、
第2ゲート絶縁膜を前記半導体基板上に形成する工程と、
前記酸化層上に一端が配置され、前記第2ゲート絶縁膜を介して前記半導体基板上に他端が配置されたコントロールゲート電極を形成する工程と、
前記フローティングゲート電極側の前記半導体基板内にソース層を形成する工程と、
前記ソース層が形成された前記半導体基板上に絶縁膜を積層する工程と、
前記絶縁膜をエッチングすることにより、前記コントロールゲート電極および前記フローティングゲート電極の側壁にサイドウォールスペーサを形成する工程と、
前記コントロールゲート電極側の前記半導体基板内にドレイン層を形成する工程と、
前記絶縁膜のエッチングに比べ前記半導体基板に対する前記絶縁膜の選択比が小さな条件により、前記半導体基板の表面をエッチングする工程とを備えることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の製造方法。Forming a first gate insulating film on a semiconductor substrate;
Forming a floating gate electrode provided with an oxide layer on the first gate insulating film;
Forming a second gate insulating film on the semiconductor substrate;
Forming a control gate electrode having one end disposed on the oxide layer and the other end disposed on the semiconductor substrate via the second gate insulating film;
Forming a source layer in the semiconductor substrate on the floating gate electrode side;
Laminating an insulating film on the semiconductor substrate on which the source layer is formed,
Forming a sidewall spacer on a side wall of the control gate electrode and the floating gate electrode by etching the insulating film;
Forming a drain layer in the semiconductor substrate on the control gate electrode side,
Etching the surface of the semiconductor substrate under the condition that the selectivity of the insulating film to the semiconductor substrate is smaller than the etching of the insulating film.
前記第1ゲート絶縁膜が形成された半導体基板上に第1多結晶シリコン層を積層する工程と、
前記第1多結晶シリコン層上に酸化防止膜を形成する工程と、
前記酸化防止膜に開口部を形成する工程と、
前記開口部が形成された酸化防止膜をマスクとして前記第1多結晶シリコン層の熱酸化を行うことにより、前記第1多結晶シリコン層の上部に酸化層を形成する工程と、
前記酸化防止膜を除去する工程と、
前記酸化層をマスクとして前記第1多結晶シリコン層をエッチングすることにより、前記酸化層を上部に有するフローティングゲート電極を形成する工程と、
前記半導体基板上に第2ゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記第2ゲート絶縁膜が形成された半導体基板上に第2多結晶シリコン層を積層する工程と、
前記第2多結晶シリコン層をパターニングすることにより、前記酸化層上に一端が配置され、前記第2ゲート絶縁膜を介して前記半導体基板上に他端が配置されたコントロールゲート電極を形成する工程と、
前記コントロールゲート電極側の前記半導体基板上を覆う第1フォトレジスト層を形成する工程と、
前記第1フォトレジスト層、前記フローティングゲート電極および前記コントロールゲート電極をマスクとしてイオン注入を行うことにより、前記フローティングゲート電極側の前記半導体基板内にソース層を形成する工程と、
前記ソース層が形成された前記半導体基板上に絶縁膜を積層する工程と、
前記絶縁膜をエッチングすることにより、前記コントロールゲート電極および前記フローティングゲート電極の側壁にサイドウォールスペーサを形成する工程と、
前記絶縁膜のエッチングに比べ前記半導体基板に対する前記絶縁膜の選択比が小さな条件により、前記半導体基板の表面をエッチングする工程と、
前記フローティングゲート電極側の前記半導体基板上を覆う第2フォトレジスト層を形成する工程と、
前記第2フォトレジスト層、前記フローティングゲート電極、前記コントロールゲート電極および前記サイドウォールスペーサをマスクとしてイオン注入を行うことにより、前記コントロールゲート電極側の前記半導体基板内にドレイン層を形成する工程とを備えることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の製造方法。Forming a first gate insulating film on a semiconductor substrate;
Laminating a first polycrystalline silicon layer on the semiconductor substrate on which the first gate insulating film is formed;
Forming an antioxidant film on the first polycrystalline silicon layer;
Forming an opening in the antioxidant film;
Forming an oxide layer on the first polycrystalline silicon layer by thermally oxidizing the first polycrystalline silicon layer using the antioxidant film in which the opening is formed as a mask;
Removing the antioxidant film;
Forming a floating gate electrode having the oxide layer thereon by etching the first polysilicon layer using the oxide layer as a mask;
Forming a second gate insulating film on the semiconductor substrate;
Laminating a second polycrystalline silicon layer on the semiconductor substrate on which the second gate insulating film is formed;
Forming a control gate electrode having one end disposed on the oxide layer and the other end disposed on the semiconductor substrate via the second gate insulating film by patterning the second polycrystalline silicon layer; When,
Forming a first photoresist layer covering the semiconductor substrate on the control gate electrode side;
Forming a source layer in the semiconductor substrate on the floating gate electrode side by performing ion implantation using the first photoresist layer, the floating gate electrode, and the control gate electrode as a mask;
Laminating an insulating film on the semiconductor substrate on which the source layer is formed,
Forming a sidewall spacer on a side wall of the control gate electrode and the floating gate electrode by etching the insulating film;
Etching the surface of the semiconductor substrate under the condition that the selectivity of the insulating film to the semiconductor substrate is smaller than the etching of the insulating film;
Forming a second photoresist layer covering the semiconductor substrate on the floating gate electrode side;
Forming a drain layer in the semiconductor substrate on the control gate electrode side by performing ion implantation using the second photoresist layer, the floating gate electrode, the control gate electrode, and the sidewall spacer as a mask. A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, comprising:
前記酸化膜が形成された半導体基板上にシリサイド形成用金属膜を形成する工程と、
前記シリサイド形成用金属膜をシリコンと反応させることにより、前記ドレイン層および前記コントロールゲート電極上にシリサイド層を形成する工程とをさらに備えることを特徴とする請求項6記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。Forming an oxide film covering the source layer such that an end of the oxide film covers the control gate electrode;
Forming a silicide-forming metal film on the semiconductor substrate on which the oxide film is formed;
Forming a silicide layer on the drain layer and the control gate electrode by reacting the silicide forming metal film with silicon. The method of claim 6, further comprising: Production method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003155881A JP2004363122A (en) | 2003-05-30 | 2003-05-30 | Nonvolatile semiconductor memory device and method of manufacturing nonvolatile semiconductor memory device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003155881A JP2004363122A (en) | 2003-05-30 | 2003-05-30 | Nonvolatile semiconductor memory device and method of manufacturing nonvolatile semiconductor memory device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004363122A true JP2004363122A (en) | 2004-12-24 |
Family
ID=34050154
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003155881A Withdrawn JP2004363122A (en) | 2003-05-30 | 2003-05-30 | Nonvolatile semiconductor memory device and method of manufacturing nonvolatile semiconductor memory device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004363122A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100446186C (en) * | 2006-10-09 | 2008-12-24 | 上海华虹Nec电子有限公司 | Floating grid preparation method used for grid dividing structure flash memory |
US7709315B2 (en) | 2006-08-25 | 2010-05-04 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
JP2010161281A (en) * | 2009-01-09 | 2010-07-22 | Renesas Technology Corp | Semiconductor device and method for manufacturing same |
-
2003
- 2003-05-30 JP JP2003155881A patent/JP2004363122A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7709315B2 (en) | 2006-08-25 | 2010-05-04 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
CN100446186C (en) * | 2006-10-09 | 2008-12-24 | 上海华虹Nec电子有限公司 | Floating grid preparation method used for grid dividing structure flash memory |
JP2010161281A (en) * | 2009-01-09 | 2010-07-22 | Renesas Technology Corp | Semiconductor device and method for manufacturing same |
US8044455B2 (en) | 2009-01-09 | 2011-10-25 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7416941B2 (en) | Four-bit finfet NVRAM memory device | |
US20060128099A1 (en) | Method of fabricating flash memory device including control gate extensions | |
JP2010050208A (en) | Semiconductor device | |
JP2006216957A (en) | Semiconductor device having vertical gate electrode transistor and manufacturing method thereof | |
CN108231783A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor memory device | |
WO2017189179A1 (en) | Split-gate, twin-bit non-volatile memory cell | |
JP4837299B2 (en) | Method of manufacturing split gate nonvolatile semiconductor memory device | |
US7355241B2 (en) | Non-volatile memory | |
US6482728B2 (en) | Method for fabricating floating gate | |
KR100598108B1 (en) | Non-volatile memory device having sidewall transistors and method for manufacturing same | |
JP2006502565A (en) | Bit line structure and manufacturing method thereof | |
EP1289023A2 (en) | Nonvolatile semiconductor memory device, fabricating method thereof and operation method thereof | |
US11315635B2 (en) | Split-gate, 2-bit non-volatile memory cell with erase gate disposed over word line gate, and method of making same | |
JP2005530336A (en) | Flash memory cell and manufacturing method thereof | |
JP4117998B2 (en) | Nonvolatile semiconductor memory device, reading, writing and erasing methods thereof, and manufacturing method thereof | |
KR20070075263A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP2003133444A (en) | Semiconductor storage and manufacturing method thereof | |
US20080124866A1 (en) | Methods of Fabricating Semiconductor Devices | |
JP2004363122A (en) | Nonvolatile semiconductor memory device and method of manufacturing nonvolatile semiconductor memory device | |
KR100417029B1 (en) | Method for manufacturing nonvolatile semiconductor memory with narrow variation in threshold voltages of memory cells | |
JP5001578B2 (en) | Semiconductor memory device and manufacturing method of semiconductor memory device | |
CN101315936A (en) | NAND type flash memory cell array and method of fabricating the same | |
JP4428109B2 (en) | Semiconductor memory device and manufacturing method thereof | |
JP4379082B2 (en) | Nonvolatile semiconductor memory device and method of manufacturing nonvolatile semiconductor memory device | |
KR100649308B1 (en) | Flash memory device comprising a method of forming a self-aligned floating gate array and a self-aligned floating gate array |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060801 |