JPS61228672A - Insulated gate type non-volatile semiconductor memory and manufacture thereof - Google Patents
Insulated gate type non-volatile semiconductor memory and manufacture thereofInfo
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- JPS61228672A JPS61228672A JP60069322A JP6932285A JPS61228672A JP S61228672 A JPS61228672 A JP S61228672A JP 60069322 A JP60069322 A JP 60069322A JP 6932285 A JP6932285 A JP 6932285A JP S61228672 A JPS61228672 A JP S61228672A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は浮遊ゲートを有する絶縁ゲート型不揮発性半導
体メモリ及びその製造方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an insulated gate nonvolatile semiconductor memory having a floating gate and a method for manufacturing the same.
近年、浮遊ゲート電極を有する絶縁ゲート型半導体不揮
発性半導体メモリは、その製造方法の容易さ及び保持特
性の良好さなどの利点の九めに広く普及している。その
中でも最近は高集積度の電気的消去及び書換え可能な不
揮発性半導体メモリ(以下、EEFROMという。)が
出現し出し九。In recent years, insulated gate semiconductor nonvolatile semiconductor memories having floating gate electrodes have become widely popular due to their advantages such as ease of manufacturing and good retention characteristics. Among these, recently, highly integrated electrically erasable and rewritable non-volatile semiconductor memories (hereinafter referred to as EEFROMs) have begun to appear.
このEEP几OMKは各穐構造のメモリトランジスタが
考案されている。しかしその中でも、基板上の不純物拡
散層上の薄い絶縁膜(以下、トンネル絶縁膜という。)
中のファウラーノルドハイム(k’ owler −N
ordheim )電子トノネル現象を利用したメモ
リトランジスタが、最も信頼度が高くかつ大容量不揮発
性半導体メモリに適している。次にこの構造のEgFR
OMのメモリトランジスタの従来構造及び製造方法を図
面に従って説明する。This EEP OMK is designed with memory transistors each having a lattice structure. However, among these, there is a thin insulating film (hereinafter referred to as tunnel insulating film) on the impurity diffusion layer on the substrate.
Fowler Nordheim inside (k'owler -N
(Ordheim) Memory transistors that utilize the electron tunnel phenomenon have the highest reliability and are suitable for large-capacity nonvolatile semiconductor memories. Next, EgFR of this structure
A conventional structure and manufacturing method of an OM memory transistor will be explained with reference to the drawings.
第5図は一従来例のメモリセルの構造を示す断面図であ
る。このメモリセルはセレクタトランジスタ(以下、8
eLTrと−う。)とメモリトランジスタ(以下、 N
、Trという。)とで構成されて鱒る。ここで1は半導
体基板、2はトンネル現象の基板側電極であるトノネル
不純物拡散層、31は5all 、 Trのドレイノ不
純物拡散層、3bはM、Trのドレイノ不純物拡散層で
かつ8eJ1.Trのソース不純物拡散層、3CはM、
Trのソース不純物拡散層である。ここで3bはドアネ
ル度不純物拡散層2と接続されていゐ。4は8ejl、
Trのゲート絶縁膜、5はM、Trの第1のゲート絶縁
膜、6はトンネル絶縁膜である。7は浮遊ゲート電極で
M、Trチャノネル領域を覆いかつトノネル不純物拡散
層2の対向電極となるべく、トンネル絶縁膜6を介して
トンネル領域を覆っている。10は浮遊ゲート7上のゲ
ート電極間絶縁膜%11はM、Trの制御ゲート11E
極、12はSej! 、 Tr Oゲート電極、13は
層間絶縁膜、14は8eJ1.Trドレイノ電極である
。FIG. 5 is a sectional view showing the structure of a conventional memory cell. This memory cell is a selector transistor (hereinafter referred to as 8
eLTr. ) and memory transistor (hereinafter referred to as N
, Tr. ) and consists of trout. Here, 1 is a semiconductor substrate, 2 is a tunnel impurity diffusion layer which is a substrate side electrode for tunneling phenomenon, 31 is a 5all, Tr dreno impurity diffusion layer, 3b is an M, Tr dreno impurity diffusion layer, and 8eJ1. Tr source impurity diffusion layer, 3C is M,
This is a source impurity diffusion layer of Tr. Here, 3b is connected to the Doornel impurity diffusion layer 2. 4 is 8ejl,
5 is a gate insulating film of the Tr, 5 is an M, a first gate insulating film of the Tr, and 6 is a tunnel insulating film. A floating gate electrode 7 covers the M and Tr channel regions and covers the tunnel region via a tunnel insulating film 6 so as to serve as a counter electrode to the tunnel impurity diffusion layer 2 . 10 is an insulating film between gate electrodes on the floating gate 7% 11 is a control gate 11E of M, Tr
Extreme, 12 is Sej! , TrO gate electrode, 13 is an interlayer insulating film, 14 is 8eJ1. This is a Tr dreno electrode.
この構造において浮遊ゲート電極7への電子注入は、M
、Trの制御ゲート電極11 、8eA、Trのゲート
電極12に高電圧t−8ej!、Trのドレイ/電極1
4に低電圧を印加し、トノネル絶縁膜6中の電子トンネ
ル現象により行なう。電子放出はM、Trの制御ゲート
電極11を低電位に、 867!、Tr+2)ゲート電
極12 、5e11.I’rのドレイ/電極14に高電
圧を印加し、前記電子注入時と逆方向の電界をトンネル
絶縁膜6に印加して行なう。In this structure, electron injection into the floating gate electrode 7 is performed by M
, Tr control gate electrode 11, 8eA, high voltage t-8ej! to the Tr gate electrode 12! , Tr drain/electrode 1
This is done by applying a low voltage to 4 and using the electron tunneling phenomenon in the tunnel insulating film 6. For electron emission, set the control gate electrode 11 of M and Tr to a low potential, 867! , Tr+2) gate electrode 12 , 5e11. A high voltage is applied to the I'r drain/electrode 14, and an electric field in the opposite direction to the electron injection is applied to the tunnel insulating film 6.
次にこの従来構造のメモリセルの製造方法を、第6図(
a)〜町に示す、各工程における第5図0B−337線
断面図によって説明する。Next, a method for manufacturing a memory cell with this conventional structure is shown in Fig. 6 (
This will be explained with reference to sectional views taken along the line 0B-337 in FIG.
まず第6図(ajに示すように、半導体基板1上に素子
分離用絶縁膜15.絶縁膜16.フォトレジス↑膜17
を形成後、不純物を基板上に導入する。First, as shown in FIG.
After forming, impurities are introduced onto the substrate.
)tトレジスト膜17は周知の7tトレジスト技術によ
りトノネル不純物拡散層2のみが露出するようにパター
ンエノグさレテいる。) The t resist film 17 is patterned and reshaped using the well-known 7t resist technique so that only the tnonnel impurity diffusion layer 2 is exposed.
この後m6図(b)に示すように、絶縁膜16t−除去
後、第1のゲート絶縁膜5を形成する。次に周知のフt
トレジスト技術にょ9トノネル絶縁膜となる領域のみの
絶に膜を選択的にエッチ7グするべくフtトレジスト膜
18を形成する。その後第を除去後トンネル絶縁膜6を
形成する。さらに浮遊ゲート電極材料膜7aを形成する
。Thereafter, as shown in FIG. 6(b), after removing the insulating film 16t, the first gate insulating film 5 is formed. Next, the well-known step
Using the resist technique, a foot resist film 18 is formed in order to selectively etch only the region that will become the thin layer insulating film. Thereafter, after removing the first layer, a tunnel insulating film 6 is formed. Furthermore, a floating gate electrode material film 7a is formed.
次に第6図(dlに示すように、ゲート電極間絶縁膜l
Oを形成し、その上に制御ゲート電極材料膜11aを形
成する。この後制御ゲート電極材料膜11a、ゲート電
極間絶縁膜lO及び浮遊ゲート電極材料膜7at所定の
ノゞターンにエツチングし、ソース・ドレイン不純物拡
散層を基板上に形成、層間絶縁膜13を形成する@
この製造方法は、従来の製造方法の一例であり他の例も
知られている。Next, as shown in FIG. 6 (dl), the gate electrode insulating film l
A control gate electrode material film 11a is formed thereon. Thereafter, the control gate electrode material film 11a, the gate interelectrode insulating film 1O, and the floating gate electrode material film 7at are etched into a predetermined pattern, a source/drain impurity diffusion layer is formed on the substrate, and an interlayer insulating film 13 is formed. @This manufacturing method is an example of a conventional manufacturing method, and other examples are also known.
しかしそれら従来の製造方法及び構造例で共通している
のは、トンネル不純物拡散層2t−形成する工程と、ト
ンネル絶縁膜領域6t−形成する工程・が別々のフォト
レジストマスクで行なわれていることである。従って工
程が長く、ま九構造上ではトノネル不純物層2の領域境
界とトンネル絶縁膜6の領域境界間に所定のアライメノ
ト用のマージノ部分を設けなければならない。このマー
ジン部分はM、Trの縮小化を妨げている。However, what these conventional manufacturing methods and structure examples have in common is that the step of forming the tunnel impurity diffusion layer 2t and the step of forming the tunnel insulating film region 6t are performed using separate photoresist masks. It is. Therefore, the process is long, and a margin portion for a predetermined alignment must be provided between the region boundary of tunnel impurity layer 2 and the region boundary of tunnel insulating film 6 on the tunnel structure. This margin portion prevents the reduction of M and Tr.
このようにトンネル不純物拡散層とトンネル絶縁膜をセ
ルファラインに形成することは、フォトレジストマスク
工程数の縮減だけでなくM、Trの縮小化にとっても寄
与が大きい。このセルフアライノ形成方法の一つとして
トノネル絶縁膜とmlのゲート絶縁膜の膜厚差を利用し
、第1(Dり一ト絶縁膜とそれより薄いトンネル絶縁膜
を形成後、イオン注入法によりトンネル不純物領域をト
ンネル絶縁膜部分の半導体基板上にのみ形成する方法が
考えられる。しかしこの方法は第1のゲート絶縁膜がイ
オン注入のマスク性を有するだけ厚い必要があl+、M
、Trの=7ダクタンス劣化の面から非現実的である。Forming the tunnel impurity diffusion layer and the tunnel insulating film in a self-aligned manner as described above greatly contributes not only to reducing the number of photoresist mask steps but also to reducing the size of M and Tr. One of the self-alignment formation methods is to make use of the difference in film thickness between the tunnel insulating film and the ml gate insulating film. One possible method is to form the impurity region only on the semiconductor substrate in the tunnel insulating film portion.However, this method requires that the first gate insulating film be thick enough to mask ion implantation.
, Tr=7 is unrealistic in terms of ductance deterioration.
また第1の絶縁膜上にパターンユングされtフォトレジ
スト膜で不純物をイオン注入法等により基板に導入し、
その後第1の絶縁膜をトノネル領域部分のみ除去し、基
板を露出させ、前記フォトレジスト膜を除去後、トンネ
ル絶縁膜を形成する方法も考えられる。しかしこの方法
では)tトレジスト膜を除去する時に、トンネル不純物
領域の基板表面が露出し九ままであるため基板表面が冒
され、良質のトノネル絶縁膜を得ることができない。Further, impurities are introduced into the substrate by ion implantation or the like using a patterned photoresist film on the first insulating film,
A method may also be considered in which the first insulating film is then removed only in the tunnel region to expose the substrate, the photoresist film is removed, and then a tunnel insulating film is formed. However, in this method, when the T resist film is removed, the substrate surface in the tunnel impurity region is exposed and remains intact, so the substrate surface is affected and a good quality tunnel insulating film cannot be obtained.
本発明の目的は、良質なトノネル絶縁膜をトンネル不純
物拡散層と自己整合的に形成できるとζろの、高集積化
に適し九メモリセル構造を有する絶縁ゲート型不揮発性
半導体メモリ及びその製造方法を提供することにある。An object of the present invention is to provide an insulated gate nonvolatile semiconductor memory having a nine memory cell structure suitable for high integration, which is capable of forming a high-quality tunnel insulating film in a self-aligned manner with a tunnel impurity diffusion layer, and a method for manufacturing the same. Our goal is to provide the following.
本発明の絶縁ゲート型不揮発性半導体メモリは、一導電
型の半導体基板の一主面に形成された反対導電型の第1
.第2の不純物拡散層と、前記第1の不純物拡散層をド
レイノとし前記sR2の不純物拡散層をソースとするチ
ャンネル領域と、該チャンネル領域を覆うごとく設けら
れた第1の絶縁膜と、該第1の絶縁膜に接して設けられ
た8glの浮遊ゲート電極と、該第1の浮遊ゲート電極
を覆うごとく設けられた第2の絶縁膜と、前記第1の不
純物拡散層に接続された反対導電型の第3の不純物拡散
層と、該第3の不純物拡散層の表面上に設けられた前記
第1の絶縁膜よシ薄いI!3の絶縁膜と、前記第2の絶
縁膜及び前記第3の絶縁膜に接して設けられた第2の浮
遊ゲート電極と、該第2の浮遊ゲート電極を覆うごとく
設けられた第4の絶縁膜と、該第4の絶縁膜に接するご
とく設けられた制御ゲート電極とを含む絶縁ゲートa不
揮発性半導体メモリであって%前記第3の不純物拡散層
の領域境界と前記第3の絶縁膜の領域境界とが実質的に
一致していることからなっている。The insulated gate nonvolatile semiconductor memory of the present invention includes a first semiconductor memory of an opposite conductivity type formed on one principal surface of a semiconductor substrate of one conductivity type.
.. a second impurity diffusion layer; a channel region in which the first impurity diffusion layer is a drain and the impurity diffusion layer of sR2 is a source; a first insulating film provided to cover the channel region; a floating gate electrode of 8gl provided in contact with the first insulating film, a second insulating film provided so as to cover the first floating gate electrode, and an opposite conductive film connected to the first impurity diffusion layer. The third impurity diffusion layer is thinner than the first insulating film provided on the surface of the third impurity diffusion layer. a second floating gate electrode provided in contact with the second insulating film and the third insulating film, and a fourth insulating film provided so as to cover the second floating gate electrode. and a control gate electrode provided so as to be in contact with the fourth insulating film. The area boundaries substantially coincide with each other.
また本発明の絶縁ゲート型不揮発性半導体メモリの製造
方法は、一導電型の半導体基板の一主面に第1の絶縁膜
を形成する工程と、該第lの絶縁膜上に第1の浮遊ゲー
ト電極材料膜を形成する工程と、該第1の浮遊ゲート電
極材料膜の所定の領域に開孔部を設ける工程と、前記浮
遊ゲート電極材料膜をマスクとして不純物を前記開孔部
下の前記半導体基板に導入する工程と、前記第1の浮遊
ゲート電極材料膜をマスクとして前記開孔部下の前記半
導体基板表面を露出させる工程と、該露出された半導体
基板表面に第3の絶縁I[管形成すると同時に前記第1
の浮遊ゲート電極材料膜上に第2の絶縁膜を形成する工
程と、該第2の絶縁膜と前記第3の絶縁膜上に第2の浮
遊ゲート電極材料膜を形成する工程とを含んでいる。Further, the method for manufacturing an insulated gate nonvolatile semiconductor memory of the present invention includes the steps of forming a first insulating film on one main surface of a semiconductor substrate of one conductivity type, and forming a first floating film on the first insulating film. forming a gate electrode material film; providing an opening in a predetermined region of the first floating gate electrode material film; and using the floating gate electrode material film as a mask, impurities are removed from the semiconductor below the opening. a step of exposing the surface of the semiconductor substrate under the opening using the first floating gate electrode material film as a mask; and a step of introducing a third insulating I [tube formation At the same time, the first
forming a second insulating film on the floating gate electrode material film; and forming a second floating gate electrode material film on the second insulating film and the third insulating film. There is.
以下に本発明を実施例に基き詳細に説明する。 The present invention will be explained in detail below based on examples.
第1図(alは本発明の一実施例によるメモリセルの構
造を示す断面図で、第1図(b)は第1図(alのA−
A′線断面図である。メモリセルは、メモリトラノジス
タ(M、Tr) とセレクタトランジスタ(8eL
Tr )から構成されている。FIG. 1(al) is a cross-sectional view showing the structure of a memory cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1(b) is a cross-sectional view of FIG.
It is a sectional view taken along the line A'. The memory cell consists of a memory transistor (M, Tr) and a selector transistor (8eL).
Tr).
ここで、21は半導体基板、22はトノネル不純物拡散
層、23ari8eJL、Tr ドレイン不純物拡。Here, 21 is a semiconductor substrate, 22 is a tunnel impurity diffusion layer, and 23ari8eJL is a Tr drain impurity diffusion layer.
散層、23bはM、Tr ドアネル不純物拡散層で、8
eCTrソ一ス不純物拡散層を兼ね、かつトノネル不純
物拡散層22と接続されて匹る。24はaeJ!、Tr
のゲート絶縁膜、25はM、Trの第1のゲート絶縁膜
、26はトンネル絶縁膜、27は第1の浮遊ゲート電極
でM、Trチャンネル領域を覆っている。28は第1の
浮遊ゲート電極上の第2のゲート絶縁膜、29は第2の
浮遊ゲート電極でIllの浮遊ゲート電1h27とトン
ネル絶縁a26を覆っている。30は第2の浮遊ゲート
電極上の第3のゲート絶縁膜、31はM、Trの制御ゲ
ート電極である。32は8ej!、Trのゲート電極、
33は層間絶縁膜、34は8efi 、 Trのドレイ
ン電極である。23b is M, Tr Doornel impurity diffusion layer, 8
It also serves as the eCTr source impurity diffusion layer and is connected to the tunneler impurity diffusion layer 22. 24 is aeJ! ,Tr
25 is a first gate insulating film of M, Tr, 26 is a tunnel insulating film, and 27 is a first floating gate electrode which covers the M, Tr channel region. 28 is a second gate insulating film on the first floating gate electrode, and 29 is a second floating gate electrode that covers the floating gate electrode 1h27 of Ill and the tunnel insulating film a26. 30 is a third gate insulating film on the second floating gate electrode, and 31 is an M, Tr control gate electrode. 32 is 8ej! , gate electrode of Tr,
33 is an interlayer insulating film, and 34 is an 8efi, Tr drain electrode.
この構造の特徴は、トンネル絶縁膜26が第1に一致す
るように設けられ、第2の浮遊ゲート電極29に接して
いることである。A feature of this structure is that the tunnel insulating film 26 is provided so as to coincide with the first layer and is in contact with the second floating gate electrode 29 .
次にこの構造のメモリセルの製造方法を、第2図(a)
〜(d)に示す、各工程、における第1図(blと同一
の断面での構造図に従って説明する。Next, a method for manufacturing a memory cell with this structure is shown in FIG. 2(a).
Each step will be explained in accordance with the structural diagram in the same cross section as FIG. 1 (bl) shown in (d).
まず第2図(a)に示すように、半導体基板21上の所
定の領域に素子分離用絶縁膜35′を形成後、M 、T
r 07JA 1 (Dゲート絶縁膜25’i−1さら
に第1のゲート絶縁膜25上に第1の浮遊ゲート電極材
料膜27aを形成する。その後トンネル絶縁膜領域を開
孔部とする)tトレジスト膜37を周知のフォトリング
ラフイー技術で形成する。First, as shown in FIG. 2(a), after forming an insulating film 35' for element isolation in a predetermined region on a semiconductor substrate 21, M, T
r 07JA 1 (A first floating gate electrode material film 27a is formed on the D gate insulating film 25'i-1 and the first gate insulating film 25. After that, the tunnel insulating film region is made into an opening) t resist The film 37 is formed using a well-known photophosphorography technique.
この後纂2図(b)に示すように、mlの浮遊ゲート電
極材料膜27!l t−エッチノブし、開孔部を設けそ
の後フォトレジスト膜31を除去する。次にwhlの浮
遊ゲート電極材料膜27a t−マスクとして半導体基
板21に不純物を導入し、ト7ネル不純物拡散層22t
−形成する。この後その領域上の第1のゲート絶縁膜2
5を除去し半導体基板21の表面を露出させる。After this, as shown in Figure 2 (b), the floating gate electrode material film 27! The photoresist film 31 is removed after etching and forming an opening. Next, impurities are introduced into the semiconductor substrate 21 using the whl floating gate electrode material film 27a as a t-mask, and the t-channel impurity diffusion layer 22t is
- form. After that, the first gate insulating film 2 on that area is
5 is removed to expose the surface of the semiconductor substrate 21.
次に第2図(clに示すように、トンネル不純物拡散層
22上にトノネル絶縁膜26を形成する。このとき第1
の浮遊ゲート電極材料膜27a上には第2のゲート絶縁
膜28が同時に形成される。その後第2の浮遊グー)i
K極極材腹膜29a形成、さらにこの上に第1.第2の
浮遊ゲート電極のチャンネルに対する垂直方向の幅を決
定するフォトレジスト膜38を1周知のフォトリングラ
フイー技術で形成する。Next, as shown in FIG. 2 (cl), a tunnel insulating film 26 is formed on the tunnel impurity diffusion layer 22.
A second gate insulating film 28 is simultaneously formed on the floating gate electrode material film 27a. Then the second floating goo)i
K pole material peritoneum 29a is formed, and the first. A photoresist film 38 that determines the width of the second floating gate electrode in the direction perpendicular to the channel is formed using a well-known photolithography technique.
次に第2図は)に示すように、この7オトレジスト膜3
8t−マスクにして、第2の浮遊ゲート電極材料膜29
a 、第2のゲート絶縁膜28.第1の浮遊ゲート電極
材料膜27a t−エッチノブする。Next, as shown in FIG.
8T-mask, second floating gate electrode material film 29
a, second gate insulating film 28. T-etch the first floating gate electrode material film 27a.
その後第30ゲート絶縁膜30を形成し、その上に制御
ゲート電極材料膜31aを形成する・この後制御ゲート
電極材料膜31! 、第3のゲート絶縁膜30.第2
の浮遊ゲート電極材料膜29a、第2のゲート絶縁膜2
8及び第1の浮遊ゲート電極材料膜27aを所定のパタ
ーンにエッチノブする。さらにソース・ドレイン不純物
拡散層23a123b、23Cを半導体基板21上に形
成、層間絶縁膜33及び8eJ1.Trのドレイ/を極
34’e形成し第1図(al 、 (blに示す本実施
例のメモリセルを得る。After that, a 30th gate insulating film 30 is formed, and a control gate electrode material film 31a is formed thereon. After this, a control gate electrode material film 31! , third gate insulating film 30. Second
floating gate electrode material film 29a, second gate insulating film 2
8 and the first floating gate electrode material film 27a are etched into a predetermined pattern. Further, source/drain impurity diffusion layers 23a123b and 23C are formed on the semiconductor substrate 21, and interlayer insulating films 33 and 8eJ1. A transistor drain/pole 34'e is formed to obtain the memory cell of this embodiment shown in FIGS.
このように所定のパターン化され次第1の浮遊ゲート電
極材料膜27aをマスクにして、不純物の基板への導入
とトンネル絶縁膜形成を行なっているため、トンネル絶
縁膜26とトンネル不純物拡散層22が17tトレジス
トマスク工程にヨリ自己整合的に、両者の領域境界は実
質的に一致して形成される。またトノネル不純物拡散層
22上の基板表面はレジスト除去時に冒されない究め良
質のトンネル絶縁膜26が得られる。As soon as the predetermined pattern is formed, impurities are introduced into the substrate and the tunnel insulating film is formed using the first floating gate electrode material film 27a as a mask, so that the tunnel insulating film 26 and the tunnel impurity diffusion layer 22 are The boundaries of both regions are formed to substantially coincide with each other in self-alignment after the 17t resist mask process. Further, the substrate surface on the tunnel impurity diffusion layer 22 is not affected when the resist is removed, and a tunnel insulating film 26 of extremely high quality can be obtained.
第3図(a)は上記実施例の平面構造を示す模式的ネル
を表わしている。次にこれらの図面を参照して、本実施
例の動作について説明する。FIG. 3(a) shows a schematic flannel showing the planar structure of the above embodiment. Next, the operation of this embodiment will be explained with reference to these drawings.
浮遊ゲート電極に電子を注入するときは、8ei、。When injecting electrons into the floating gate electrode, 8ei.
Tr”r−)電極32及び制御ゲート電極31に高電圧
が印加され5ell 、Trのドレイン電極34は低電
位に固定される。電子はトンネル不純物拡散層22から
トンネル絶縁l[26を介してWL2の浮遊ゲート電極
29に注入される。第2の浮遊ゲート電極29から電子
を放出するときは、制御ゲート中
電極31′を低電位に固定し、8ej!、Trゲート電
極32 、8ej1.Trのドレイン電極341C高電
圧を印加する。こうすることで電子は第2の浮遊ゲート
電極29からトンネル不純物拡散層22へ放出される。A high voltage is applied to the Tr"r-) electrode 32 and the control gate electrode 31, and the drain electrode 34 of the Tr is fixed at a low potential. Electrons are transferred from the tunnel impurity diffusion layer 22 to the WL2 via the tunnel insulating layer 26. When emitting electrons from the second floating gate electrode 29, the control gate middle electrode 31' is fixed at a low potential, and the voltages of 8ej!, Tr gate electrode 32, 8ej1.Tr are injected into the floating gate electrode 29. A high voltage is applied to the drain electrode 341C.Thereby, electrons are emitted from the second floating gate electrode 29 to the tunnel impurity diffusion layer 22.
読み出し時には、M、Trの制御ゲート電極31(同図
(C1のCG)に電圧V CG 、 5eJl 、 T
rのドレイン電極34に電圧VDが印加される。このと
きM、 Trの実効ゲート電圧となる第1の浮遊ゲート
電極27の電位VFGI 11、を圧V(g、Vo
と各電極間の容量CFDC第2の浮遊ゲート電極−ドレ
イン電極間容量) *CFC(@2の浮遊ゲート電極−
制御ゲート電極間容量)、Crt(第1とm2浮遊ゲ一
ト電極間容量)ICFg(第1の浮遊ゲートと基板間容
量)で決定される。この中で容量OFFは電極間の絶縁
膜がトンネル絶縁膜26と同時に形成される薄い第2の
ゲート絶縁膜28でかつその電極直積も大きいため、他
の容量に比べて非常に大きな値になる。従ってVFGI
はvrogとほとんど同電位になる。上記電子注入また
は放出により電荷が第2の浮遊ゲート電1fk29に蓄
積されて、第2の浮遊ゲート電極電位vratの変動が
生じる。At the time of reading, voltages V CG , 5eJl , T are applied to the control gate electrode 31 of M and Tr (CG of C1 in the same figure).
A voltage VD is applied to the drain electrode 34 of r. At this time, the potential VFGI11 of the first floating gate electrode 27, which is the effective gate voltage of M, Tr, is set to the voltage V(g, Vo
and the capacitance between each electrode CFDC (the capacitance between the second floating gate electrode and the drain electrode) *CFC (@2 floating gate electrode -
(capacitance between control gate electrodes), Crt (capacitance between first and m2 floating gate electrodes), and ICFg (capacitance between first floating gate and substrate). Among these, the capacitance OFF has a very large value compared to other capacitances because the insulating film between the electrodes is the thin second gate insulating film 28 formed at the same time as the tunnel insulating film 26, and the direct product of the electrodes is large. . Therefore, VFGI
becomes almost the same potential as vrog. Charges are accumulated in the second floating gate electrode 1fk29 due to the electron injection or emission described above, causing a fluctuation in the second floating gate electrode potential vrat.
ところが第1の浮遊ゲート電極電位VFGI 4 Vr
osとほぼ同電位であるので同様の電位変動が得られる
。従って蓄積電荷に応じたチャンネル電流がM。However, the first floating gate electrode potential VFGI 4 Vr
Since it has almost the same potential as os, similar potential fluctuations can be obtained. Therefore, the channel current corresponding to the accumulated charge is M.
TrQlを流れることになる。It will flow through TrQl.
第4図は本発明の他の実施例のメモリセルトランジスタ
を示す模式的平面図である。FIG. 4 is a schematic plan view showing a memory cell transistor according to another embodiment of the present invention.
本実施例は第4図に示す実施例における第1の浮遊ゲー
ト電&27と第2の浮遊ゲート電極29を接続しtもの
である。これは、トンネル絶縁膜26及び第2のゲート
絶縁膜2Bを形成後に、フtトレジストマスク工程を追
加し第2のゲート絶縁膜28t−選択的にエツチングし
て開孔部36を設けることで達成される。つまり第1(
D浮遊ゲート電極27と第2の浮遊ゲート電極29はこ
の開孔部36を通じて接続される。この場合VFGI
”VFGIとなり、第2の浮遊ゲート電極29の電′荷
は第1の浮遊ゲート電極27まで拡がり実効ゲート電圧
を与える。この場合工程数が増すことが欠点であるが本
発明の主旨であるトンネル絶縁膜とトンネル不純物拡散
層な自己整合的に製造できる点では先の実施例と何ら変
わりはない。。In this embodiment, the first floating gate electrode &27 and the second floating gate electrode 29 in the embodiment shown in FIG. 4 are connected. This is done by adding a foot resist mask step and selectively etching the second gate insulating film 28t to form the opening 36 after forming the tunnel insulating film 26 and the second gate insulating film 2B. achieved. In other words, the first (
D floating gate electrode 27 and second floating gate electrode 29 are connected through this opening 36 . In this case VFGI
``VFGI'', and the charge on the second floating gate electrode 29 spreads to the first floating gate electrode 27, giving an effective gate voltage.In this case, the disadvantage is that the number of steps increases, but the main purpose of the present invention is tunneling. There is no difference from the previous embodiment in that the insulating film and tunnel impurity diffusion layer can be manufactured in a self-aligned manner.
以上、詳細説明したとおシ、本発明によれば、トノネル
絶縁膜とトンネル不純物拡散層が自己整合的に、両者の
領域境界を実質的に一致させて形成することが可能にな
る。従って本発明を適用し究メ七リセル構造では不純物
拡散層領域とトンネル絶縁膜領域間に余分なアライメン
トマージンを設定する必要がなくなり、セル面積の縮小
が可能になる。12)ノネル不純物拡散層の導入時のマ
スク材料は浮遊ゲート電極材料膜である九め、周知のソ
ース・ドレイノ形成時のセルフアライノ不純物導入方法
と同一の方法で不純物拡散層形成ができる。ま九ト7ネ
ル不純物拡散層の基板表面を常に絶縁物で保護して製造
できるため良質のトンネル絶縁膜を形成することが可能
である。As described above in detail, according to the present invention, it is possible to form a tunnel insulating film and a tunnel impurity diffusion layer in a self-aligned manner with their region boundaries substantially aligned. Therefore, in the multi-layer cell structure to which the present invention is applied, there is no need to set an extra alignment margin between the impurity diffusion layer region and the tunnel insulating film region, and the cell area can be reduced. 12) When introducing the nonel impurity diffusion layer, the mask material is a floating gate electrode material film.9.The impurity diffusion layer can be formed by the same method as the well-known method of introducing self-aligned impurities when forming source/drain electrodes. Since the substrate surface of the tunnel impurity diffusion layer can be manufactured while always being protected with an insulator, it is possible to form a high quality tunnel insulating film.
従って、本発明によれば高品質で高集積化に適したメモ
リセルを有する絶縁ゲート型不揮発性半導体メモリが得
られる。Therefore, according to the present invention, an insulated gate nonvolatile semiconductor memory having memory cells of high quality and suitable for high integration can be obtained.
第1図(a) 、 (b)は本発明の一実施例のメモリ
セルのメモリセルを示す断面図、第6図(a)〜(dl
はその主要製造工程における断面図である。
21・・・・・・半導体基板、22・・・・・・トンネ
ル不純物拡散層、23a、23b、23C・・・・・・
ソース・ドレイ/不純物拡散層、24・・・・・・ゲー
ト絶縁膜、25・・・・・・wllのゲート絶縁膜、2
6・・・・・・トンネル絶縁膜、27・・・・・・I!
1の浮遊ゲート電極、27m・・・・・・sBlの浮遊
ゲート電極材料膜、28・・・・・・第2のゲート絶縁
膜、29・・・・・・第2の浮遊ゲート電極、29・・
・・・・ゲート電極、33・・・・・・層間絶縁膜、3
4・・・・・・ドレイノミ極、35・・・・・・素子分
離用絶縁膜、36・・・・・・開孔部、3’1.3g・
・・・・・フtトレジスト膜。
東f砺
¥−2@
3チ
′V=4ヅ
茅!r劇
茅11
)l覇FIGS. 1(a) and 1(b) are cross-sectional views showing a memory cell of an embodiment of the present invention, and FIGS. 6(a) to (dl
is a cross-sectional view of the main manufacturing process. 21...Semiconductor substrate, 22...Tunnel impurity diffusion layer, 23a, 23b, 23C...
Source drain/impurity diffusion layer, 24...gate insulating film, 25...gate insulating film of wll, 2
6...Tunnel insulating film, 27...I!
1 floating gate electrode, 27m... floating gate electrode material film of sBl, 28... second gate insulating film, 29... second floating gate electrode, 29・・・
...Gate electrode, 33...Interlayer insulating film, 3
4... Drain chisel electrode, 35... Insulating film for element isolation, 36... Opening part, 3'1.3g.
...Futresist film. East f Toki¥-2@ 3chi'V=4ヅ茅! r drama 11) l victory
Claims (3)
導電型の第1、第2の不純物拡散層と、前記第1の不純
物拡散層をドレインとし前記第2の不純物拡散層をソー
スとするチャンネル領域と、該チャンネル領域を覆うご
とく設けられた第1の絶縁膜と、該第1の絶縁膜に接し
て設けられた第1の浮遊ゲート電極と、該第1の浮遊ゲ
ート電極を覆うごとく設けられた第2の絶縁膜と、前記
第1の不純物拡散層に接続された反対導電型の第3の不
純物拡散層と、該第3の不純物拡散層の表面上に設けら
れた前記第1の絶縁膜より薄い第3の絶縁膜と、前記第
2の絶縁膜及び前記第3の絶縁膜に接して設けられた第
2の浮遊ゲート電極と、該第2の浮遊ゲート電極を覆う
ごとく設けられた第4の絶縁膜と、該第4の絶縁膜に接
するごとく設けられた制御ゲート電極とを含む絶縁ゲー
ト型不揮発性半導体メモリであって、前記第3の不純物
拡散層の領域境界と前記第3の絶縁膜の領域境界とが実
質的に一致していることを特徴とする絶縁ゲート型不揮
発性半導体メモリ。(1) First and second impurity diffusion layers of opposite conductivity type formed on one main surface of a semiconductor substrate of one conductivity type, and using the first impurity diffusion layer as a drain and the second impurity diffusion layer as a drain. a channel region serving as a source, a first insulating film provided to cover the channel region, a first floating gate electrode provided in contact with the first insulating film, and the first floating gate electrode. a second insulating film provided to cover the first impurity diffused layer, a third impurity diffused layer of an opposite conductivity type connected to the first impurity diffused layer, and a third impurity diffused layer provided on the surface of the third impurity diffused layer. a third insulating film thinner than the first insulating film; a second floating gate electrode provided in contact with the second insulating film and the third insulating film; An insulated gate nonvolatile semiconductor memory including a fourth insulating film provided to cover the fourth insulating film and a control gate electrode provided in contact with the fourth insulating film, the region of the third impurity diffusion layer An insulated gate nonvolatile semiconductor memory characterized in that a boundary substantially coincides with a region boundary of the third insulating film.
電気的に接続されていることからなる特許請求の範囲第
(1)項に記載の絶縁ゲート型不揮発性半導体メモリ。(2) The insulated gate nonvolatile semiconductor memory according to claim (1), wherein the first floating gate electrode and the second floating gate electrode are electrically connected.
形成する工程と、該第1の絶縁膜上に第1の浮遊ゲート
電極材料膜を形成する工程と、該第1の浮遊ゲート電極
材料膜の所定の領域に開孔部を設ける工程と、前記浮遊
ゲート電極材料膜をマスクとして不純物を前記開孔部下
の前記半導体基板に導入する工程と、前記第1の浮遊ゲ
ート電極材料膜をマスクとして前記開孔部下の前記半導
体基板表面を露出させる工程と、該露出された半導体基
板表面に第3の絶縁膜を形成すると同時に前記第1の浮
遊ゲート電極材料膜上に第2の絶縁膜を形成する工程と
、該第2の絶縁膜と前記第3の絶縁膜上に第2の浮遊ゲ
ート電極材料膜を形成する工程を含むことを特徴とする
絶縁ゲート型不揮発性半導体メモリの製造方法。(3) forming a first insulating film on one main surface of a semiconductor substrate of one conductivity type; forming a first floating gate electrode material film on the first insulating film; a step of providing an opening in a predetermined region of the floating gate electrode material film; a step of introducing an impurity into the semiconductor substrate under the opening using the floating gate electrode material film as a mask; and a step of introducing an impurity into the semiconductor substrate under the opening. exposing the surface of the semiconductor substrate under the opening using an electrode material film as a mask; forming a third insulating film on the exposed semiconductor substrate surface; and simultaneously forming a third insulating film on the first floating gate electrode material film. an insulated gate type nonvolatile semiconductor comprising the steps of: forming a second insulating film; and forming a second floating gate electrode material film on the second insulating film and the third insulating film. Memory manufacturing method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60069322A JPS61228672A (en) | 1985-04-02 | 1985-04-02 | Insulated gate type non-volatile semiconductor memory and manufacture thereof |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=13399199
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61228672A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62291180A (en) * | 1986-06-03 | 1987-12-17 | エッセヂエッセ―トムソン マイクロエレクトロニクス・エッセ・エッレ・エッレ | Electrically variable memory holding floating gate memory device |
JPS63142869A (en) * | 1986-12-05 | 1988-06-15 | Nec Corp | Nonvolatile semiconductor memory and manufacture thereof |
US5066992A (en) * | 1989-06-23 | 1991-11-19 | Atmel Corporation | Programmable and erasable MOS memory device |
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JPH08153811A (en) * | 1994-11-29 | 1996-06-11 | Nec Corp | Nonvolatile semiconductor memory device |
US7030025B2 (en) | 2003-11-07 | 2006-04-18 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Method of manufacturing flotox type eeprom |
-
1985
- 1985-04-02 JP JP60069322A patent/JPS61228672A/en active Pending
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