JP3028635B2 - メモリトランジスタ - Google Patents

メモリトランジスタ

Info

Publication number
JP3028635B2
JP3028635B2 JP3113675A JP11367591A JP3028635B2 JP 3028635 B2 JP3028635 B2 JP 3028635B2 JP 3113675 A JP3113675 A JP 3113675A JP 11367591 A JP11367591 A JP 11367591A JP 3028635 B2 JP3028635 B2 JP 3028635B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
memory transistor
oxide film
tunnel oxide
uto
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP3113675A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH04320378A (ja
Inventor
俊彦 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Casio Computer Co Ltd filed Critical Casio Computer Co Ltd
Priority to JP3113675A priority Critical patent/JP3028635B2/ja
Publication of JPH04320378A publication Critical patent/JPH04320378A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3028635B2 publication Critical patent/JP3028635B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はメモリトランジスタに
関する。
【0002】
【従来の技術】例えばMNOS(Metal Nitride Oxide S
emiconductor)型と称される不揮発性メモリトランジス
タでは、ゲート絶縁膜として物質の異なる2層を備え、
下層ゲート絶縁膜がSiO2膜(トンネル酸化膜)で上
層ゲート絶縁膜がSi34膜(シリコン窒化膜)等のシ
リサイド膜からなり、シリサイド膜上に形成されたゲー
ト電極に+VGSが印化されると、チャネルから電子がト
ンネル酸化膜を通過してシリサイド膜との界面に捕獲さ
れ、これによりしきい値電圧Vthが正のエンハンスメン
ト型トランジスタとなり、データが書込まれ、一方、ゲ
ート電極に−VGSが印加されると、チャネルから正孔が
トンネル酸化膜を通過してシリサイド膜中に捕獲され、
これによりしきい値電圧Vthが負のデプレッション型ト
ランジスタとなり、データが消去されるようになってい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
このようなメモリトランジスタでは、SiO2膜からな
るトンネル酸化膜の膜厚を50Å以下と極めて薄くする
必要がある関係から、トンネル酸化膜を形成する際、H
2とO2を用いた希釈酸化あるいは分圧酸化、O2を用い
たドライ酸化、ランプアニール酸化、HClとO2を用
いた塩酸酸化、TCA(トリクロロエタン)とO2を用
いたTCA酸化等の酸化法によって形成しているが、例
えば通常のMOS構造の薄膜トランジスタにおける同じ
くSiO2膜からなるゲート絶縁膜をパイロジェニック
スチーム酸化等の酸化法によって1000〜3000Å
程度と厚く形成した場合と比較して、50Å以下の極薄
の酸化膜として最も重要な膜厚の制御性、均一性、再現
性が悪く、また界面準位密度が増加し、絶縁破壊特性が
劣化するという問題があった。しかしながら、パイロジ
ェニックスチーム酸化では、酸化膜を50Å以下の極薄
には形成できない。この発明の目的は、トンネル酸化膜
の膜厚の制御性、均一性、再現性を良くすることがで
き、また界面準位密度を低減することのできるメモリト
ランジスタを提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明は、半導体層と
ゲート電極との間にトンネル酸化膜と絶縁膜とを介在し
てなるメモリトランジスタにおいて、トンネル酸化膜を
ガスを用いて形成したオゾン酸化膜としたものであ
る。
【0005】
【作用】この発明によれば、トンネル酸化膜をO3ガス
を用いて形成したオゾン酸化膜としているので、SiO
2膜からなるトンネル酸化膜と比較して、O3がO2に比
べて反応性が高く、このため350℃程度の低温下であ
っても酸化膜の成長速度が速く、ひいては膜厚が10〜
50Å程度と極めて薄くても、膜厚の均一性を良くする
ことができ、またO3の流量、温度、圧力等の酸化処理
条件の設定が容易であり、このため膜厚の制御性および
再現性を良くすることができ、さらに界面準位密度が低
減し、絶縁破壊特性を良くすることができる。
【0006】
【実施例】図1〜図6はそれぞれこの発明の一実施例に
おけるメモリトランジスタの各製造工程を示したもので
ある。そこで、これらの図を順に参照しながら、メモリ
トランジスタの構造についてその製造方法と併せ説明す
る。
【0007】まず、図1に示すように、単結晶のn型S
i基板(半導体層)1の上面側にボロンイオンの注入拡
散により形成されたp型領域2の上面の所定のメモリト
ランジスタ形成領域以外に、図示しないシリコン窒化膜
をマスクとして、LOCOS法によりフィールド酸化膜
3を形成する。この場合、Si基板の代わりに、ポリシ
リコン基板を用いるようにしてもよい。次に、マスクと
してのシリコン窒化膜をエッチングして除去し、この除
去した部分におけるSi基板1の上面に、350℃程度
の温度下でO3(オゾン)ガスを用いた常圧熱酸化処理
を施すことにより、O3酸化膜からなる下層UTO(Ultr
aThin Oxide)膜(トンネル酸化膜)4を10〜50Å程
度の厚さに形成する。O3酸化膜からなるトンネル酸化
膜は、SiO2膜からなるトンネル酸化膜と比較して、
3ガスはO2ガスに比べて反応性が高いので、350℃
程度の低温下であっても酸化膜の成長速度が速く、この
ため膜厚が10〜50Å程度と極めて薄くても、膜厚の
均一性を良くすることができ、またO3ガスは流量、温
度、圧力等の酸化処理条件の設定が容易であり、このた
め膜厚の制御性および再現性を良くすることができ、さ
らに界面準位密度が低減し、絶縁破壊特性を良くするこ
とができる。
【0008】次に、図2に示すように、900〜120
0℃の高温下でNH3ガスまたはNH3を主成分とする混
合ガスを用いた熱処理を施し、下層UTO膜4を介して
そのすぐ下側におけるSi基板1の上面を窒化し、UT
N(Ultra Thin Nitride)膜5を10〜30Å程度の厚さ
に形成する。この場合、下層UTO膜4の部分に対応す
る領域のSi基板1の上面のみを窒化することができる
ので、UTN膜5を形成した後に下層UTO膜4を形成
する場合に比べて、製造工程数を減少することができ、
かつ膜質が良好となり、エネルギバンドを緩傾斜とする
ので、一層の低電圧駆動が可能となる。
【0009】次に、図3に示すように、下層UTO膜4
およびフィールド酸化膜3の上面に700〜800℃の
温度下でSiH2Cl2とNH3の混合ガスを用いた減圧
CVD法によりSi34からなるSi窒化膜(シリサイ
ド膜)6を100Å以下の厚さに形成する。この場合、
NH3の流量比を大きくしてSi/N比を0.85〜
1.15程度として、Si窒化膜6をUTN膜5よりも
Si過剰とすると、電荷捕獲特性を大きくすることがで
きる。
【0010】次に、図4に示すように、Si窒化膜6の
上面を直接酸化することにより、Si窒化膜6の上面に
上層UTO膜7を20Å程度の厚さに形成する。この方
法として、900〜1200℃で熱酸化する高温処理で
もよいが、この場合にも350℃程度の温度下でO3
スを用いた常圧熱酸化処理を施すことが望ましい。次
に、上層UTO膜7の上面に600℃程度の温度下でS
iH4ガスを用いた減圧CVD法によりゲート電極用の
ポリシリコン膜8を2000Å程度の厚さに形成する。
【0011】次に、図5に示すように、ポリシリコン膜
8の上面にフォトレジスト膜9をパターン形成し、ドラ
イエッチングにより幅が2μm以下のゲート形成領域1
0を形成する。次に、この状態でリンイオンを注入拡散
し、ゲート形成領域10の両側におけるp型領域2内に
高濃度の2つのn型領域11を形成するとともに、ポリ
シリコン膜からなるゲート電極8の抵抗値を所定の値に
減少させる。2つのn型領域11はソース領域およびド
レイン領域を形成するためのものである。この後、フォ
トレジスト膜9をエッチングして除去する。
【0012】次に、図6に示すように、全表面に熱酸化
法、常圧酸化法、スパッタ酸化法等により層間絶縁膜1
2を形成し、エッチングにより所定の部分の層間絶縁膜
12を除去して2つのコンタクトホール13を形成す
る。次に、層間絶縁膜12の上面にAlからなるソース
・ドレイン電極14をパターン形成して2つのn型領域
11とそれぞれ接続させる。かくして、不揮発性メモリ
トランジスタが形成される。
【0013】次に、このメモリトランジスタの動作につ
いて説明するに、まずデータを書込む場合には、ゲート
電極8に+VGSを印加すると、チャネル15から電子が
UTN膜5および下層UTO膜4を通過してSi窒化膜
6中に捕獲され、これによりしきい値電圧Vthが正のエ
ンハンスメント型トランジスタとなり、データが書込ま
れる。データを消去する場合には、ゲート電極8に−V
GSを印加すると、チャネル15から正孔がUTN膜5お
よび下層UTO膜4を通過してSi窒化膜6中に捕獲さ
れ、これによりしきい値電圧Vthが負のデプレッション
型トランジスタとなり、データが消去される。
【0014】ところで、このメモリトランジスタでは、
Si窒化膜6を下層UTO膜4と上層UTO膜7との2
つの酸化膜によって包囲しているので、Si窒化膜6を
周囲から絶縁することができ、このためSi窒化膜6か
らゲート電極8へのリーク電流が生じることがなく、デ
ータ保持特性を改善することができる。また、Si窒化
膜6を包囲している下層UTO膜4および上層UTO膜
7を高温の熱酸化により形成しているので、完全に良質
で安定な酸化膜とすることができ、耐久性を良くするこ
とができる。さらに、UTN膜5、下層UTO膜4およ
び上層UTO膜7が極めて薄いので、動作電圧の低電圧
化を図ることもできる。なお、このメモリトランジスタ
では、従来のものがMNOS型と称されているのに対
し、MONONS(Metal Oxide Nitride Oxide Nitride
Semiconductor)型と称することができる。しかしなが
ら、この発明は従来タイプのMNOS型にも適用可能で
ある。
【0015】なお、この発明は、図7に示すように、L
DD(LightlyDoped Drain)構造と称されるものにも適用
することができる。この図において、図6と同一名称部
分には同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。こ
のメモリトランジスタでは、UTN膜5の両側がその上
側の下層UTO膜4等の両側に突出され、この突出され
た部分に対応する領域のn型領域11が不純物濃度の低
いソース・ドレイン領域11aとされ、それ以外の領域
のn型領域11が不純物濃度の高いソース・ドレイン領
域11bとされ、そして不純物濃度の低いソース・ドレ
イン領域11aによって高電界を緩和するための領域が
形成され、これにより通常のMOS構造のものと比較し
て、耐圧の向上等を図って高信頼性化したLDD構造と
なっている。また、このメモリトランジスタでは、3つ
のn型領域11が備えられ、左側と中央の2つのn型領
域11に対応する部分によってLDD構造のメモリトラ
ンジスタ21が形成され、中央と右側の2つのn型領域
11に対応する部分によってLDD構造の選択トランジ
スタ22が形成された構造となっている。そして、選択
トランジスタ22のゲート電極23にVONが印加される
と、メモリトランジスタ21が消去状態のデプレッショ
ン型トランジスタとなっている場合には2つのソース・
ドレイン電極14間に電流が流れることによりデータが
読出され、書込み状態のエンハンスメント型トランジス
タとなっている場合には2つのソース・ドレイン電極1
4間に電流が流れず、メモリトランジスタ21の状態を
判定することができる。
【0016】上記実施例では、この発明を単結晶半導体
基板に適用した場合について説明したが、これに限定さ
れず、半導体薄膜を用いて実施することもできる。この
場合、コプラナ型のみならず、逆コプラナ型、スタガ
型、逆スタガ型等にも適用することができる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、トンネル酸化膜をO3ガスを用いて形成したオゾン
酸化膜としているので、SiO2膜からなるトンネル酸
化膜と比較して、O3ガスがO2ガスに比べて反応性が高
く、このため350℃程度の低温下であっても酸化膜の
成長速度が速く、ひいては膜厚が10〜50Å程度と極
めて薄くても、膜厚の均一性を良くすることができ、ま
たO3ガスは流量、温度、圧力等の酸化処理条件の設定
が容易であり、このため膜厚の制御性および再現性を良
くすることができ、さらに界面準位密度が低減し、絶縁
破壊特性を良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例におけるメモリトランジス
タの製造に際し、Si基板上に下層UTO膜を形成した
状態の断面図。
【図2】このメモリトランジスタの製造に際し、下層U
TO膜下のSi基板上にUTN膜を形成した状態の断面
図。
【図3】このメモリトランジスタの製造に際し、下層U
TO膜上にSi窒化膜を形成した状態の断面図。
【図4】このメモリトランジスタの製造に際し、Si窒
化膜上に上層UTO膜を形成した状態の断面図。
【図5】このメモリトランジスタの製造に際し、ゲート
形成領域を形成した状態の断面図。
【図6】このメモリトランジスタの製造に際し、ソース
・ドレイン電極等を形成した状態の断面図。
【図7】この発明の他の実施例におけるメモリトランジ
スタの要部の断面図。
【符号の説明】
1 Si基板(半導体層) 4 下層UTO膜(トンネル酸化膜) 5 UTN膜 6 Si窒化膜(シリサイド膜) 7 上層UTO膜 8 ゲート電極
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8247 H01L 27/115 H01L 29/788 H01L 29/792

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体層とゲート電極との間にトンネル
    酸化膜と絶縁膜とを介在してなるメモリトランジスタに
    おいて、 前記トンネル酸化膜はOガスを用いて形成したオゾン
    酸化膜からなることを特徴とするメモリトランジスタ。
  2. 【請求項2】 前記トンネル酸化膜の膜厚は10〜50
    Å程度であることを特徴とする請求項1記載のメモリト
    ランジスタ。
  3. 【請求項3】 前記半導体層と前記トンネル酸化膜との
    間にシリコン窒化薄膜を介在してなることを特徴とする
    請求項1記載のメモリトランジスタ。
  4. 【請求項4】 前記半導体層と前記トンネル酸化膜との
    間にシリコン窒化薄膜を介在するとともに、前記絶縁膜
    と前記ゲート電極との間にシリコン酸化薄膜を介在して
    なることを特徴とする請求項1記載のメモリトランジス
    タ。
  5. 【請求項5】 前記半導体層はシリコンからなることを
    特徴とする請求項1記載のメモリトランジスタ。
  6. 【請求項6】 前記半導体層はポリシリコンからなるこ
    とを特徴とする請求項1記載のメモリトランジスタ。
JP3113675A 1991-04-19 1991-04-19 メモリトランジスタ Expired - Lifetime JP3028635B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3113675A JP3028635B2 (ja) 1991-04-19 1991-04-19 メモリトランジスタ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3113675A JP3028635B2 (ja) 1991-04-19 1991-04-19 メモリトランジスタ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04320378A JPH04320378A (ja) 1992-11-11
JP3028635B2 true JP3028635B2 (ja) 2000-04-04

Family

ID=14618322

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3113675A Expired - Lifetime JP3028635B2 (ja) 1991-04-19 1991-04-19 メモリトランジスタ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3028635B2 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4477422B2 (ja) 2004-06-07 2010-06-09 株式会社ルネサステクノロジ 不揮発性半導体記憶装置の製造方法
JP4468791B2 (ja) * 2004-11-18 2010-05-26 浜松ホトニクス株式会社 光検出素子の製造方法
JP2006147798A (ja) * 2004-11-18 2006-06-08 Hamamatsu Photonics Kk 光検出素子
JP4580899B2 (ja) 2006-06-08 2010-11-17 株式会社東芝 半導体記憶装置及びその製造方法
US8330207B2 (en) 2006-09-26 2012-12-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Flash memory device including multilayer tunnel insulator and method of fabricating the same

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04320378A (ja) 1992-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6087237A (en) Method of manufacturing a MOSFET by forming a single oxide layer doping with either an oxide accelerator or an oxide inhibitor producing asymmetric thickness
US6297094B1 (en) Semiconductor device with salicide structure and fabrication method thereof
US6534355B2 (en) Method of manufacturing a flash memory having a select transistor
US5166087A (en) Method of fabricating semiconductor element having lightly doped drain (ldd) without using sidewalls
US6365472B1 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
US5918125A (en) Process for manufacturing a dual floating gate oxide flash memory cell
US6133605A (en) Semiconductor nonvolatile memory transistor and method of fabricating the same
US4330850A (en) MNOS Memory cell
JP3028635B2 (ja) メモリトランジスタ
JP3068270B2 (ja) Mos型電界効果トランジスタ及びその製造方法
JP3054422B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP4584645B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH04245442A (ja) Lddトランジスタの製造方法
JP2900698B2 (ja) 絶縁形電界効果トランジスタの製造方法
JP2623902B2 (ja) 半導体装置とその製造方法
US7081419B2 (en) Gate dielectric structure for reducing boron penetration and current leakage
JP3429567B2 (ja) Mos半導体装置の製造方法
JP2861025B2 (ja) 半導体記憶装置およびその製造方法
JPH0831539B2 (ja) 不揮発性メモリの製造方法
JPH0888286A (ja) 半導体記憶装置の製造方法
JPH11233758A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP3405664B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPH04348079A (ja) メモリトランジスタおよびその製造方法
JPH1126766A (ja) Mos型電界効果トランジスタおよびその製造方法
JP3141520B2 (ja) 不揮発性記憶素子の製造方法