JP3198682B2 - Manufacturing method of nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電気的書換機能を備え
た不揮発性半導体記憶装置の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device having an electric rewriting function.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、電気的書き換え可能な一括消去型
の不揮発性半導体記憶装置としては、ＦＡＣＥ（Intern
ational Electron Device Meeting Technical Digest、
December 1990、 pp.91〜94）と呼ばれる不揮発性半導体
装置が提案されている。ＦＡＣＥは、図３の平面構造略
図に示すように、ワード線３２と直交するように不純物
層配線で形成されたドレイン線４５およびソース配線４
６が配置されており、それぞれの不純物層配線は１６個
ないし３２個のメモリセル毎にメタル配線とのコンタク
ト４１、４２を形成している。このため、ＮＯＲ型フラ
ッシュメモリよりもセル面積の低減化が可能である。2. Description of the Related Art Conventionally, as an electrically erasable non-volatile semiconductor memory device of a batch erasing type, FACE (Intern
ational Electron Device Meeting Technical Digest,
A nonvolatile semiconductor device called December 1990, pp. 91-94) has been proposed. FACE includes a drain line 45 and a source line 4 formed of an impurity layer line so as to be orthogonal to the word line 32, as shown in the schematic plan view of FIG.
6 are arranged, and each impurity layer wiring forms contacts 41 and 42 with the metal wiring for every 16 to 32 memory cells. Therefore, the cell area can be reduced as compared with the NOR flash memory.

【０００３】ＦＡＣＥ型フラッシュメモリセルの形成工
程概略を図３から図６を用い説明する。図３のＡ−Ａ’
およびＢ−Ｂ’は以降の図面でメモリセルのワード線方
向とデータ線方向の断面部分を示している。An outline of a process of forming a FACE type flash memory cell will be described with reference to FIGS. AA 'in FIG.
And BB 'show cross sections of the memory cell in the word line direction and the data line direction in the following drawings.

【０００４】ＦＡＣＥ型フラッシュメモリセルは図４の
Ａ−Ａ’断面構造図に示すように、ｐ型シリコン基板１
上にトンネル酸化膜２／浮遊ゲート３／層間絶縁膜４／
制御ゲート５が形成され、ワード線３２となる制御ゲー
ト５配線と交差する形でｎ型ソース不純物層４６、ｎ型
ドレイン不純物層４５が形成されている。更に、制御ゲ
ート配線５または浮遊ゲート３とｎ型ソース、ドレイン
不純物層４６、４５が交差する領域ではゲート配線と不
純物層配線との絶縁を図るために不純物層上に熱酸化膜
４７が形成されている。A FACE type flash memory cell has a p-type silicon substrate 1 as shown in FIG.
Tunnel oxide film 2 / floating gate 3 / interlayer insulating film 4 /
The control gate 5 is formed, and an n-type source impurity layer 46 and an n-type drain impurity layer 45 are formed so as to intersect with the control gate 5 wiring which becomes the word line 32. Further, in a region where the control gate wiring 5 or the floating gate 3 and the n-type source / drain impurity layers 46 and 45 intersect, a thermal oxide film 47 is formed on the impurity layer in order to insulate the gate wiring and the impurity layer wiring. ing.

【０００５】この形成工程は、図５に示すように、ｐ型
シリコン基板１上に酸化膜４９を介して窒化膜５０を形
成した後、窒化膜５０をメモリセルのチャネル領域とな
るように加工する。その後、窒化膜５０をマスクにイオ
ン打ち込みを行いソース４６／ドレイン４５不純物層お
よびｐ型不純物層４８を形成する。更に、前記不純物層
上を熱酸化法により酸化膜４７の形成を行う。In this formation step, as shown in FIG. 5, after a nitride film 50 is formed on a p-type silicon substrate 1 via an oxide film 49, the nitride film 50 is processed so as to become a channel region of a memory cell. I do. Thereafter, ion implantation is performed using the nitride film 50 as a mask to form a source 46 / drain 45 impurity layer and a p-type impurity layer 48. Further, an oxide film 47 is formed on the impurity layer by a thermal oxidation method.

【０００６】続いて、上記窒化膜５０を除去し犠牲酸化
を行なった後、チャネルイオン打ち込みを行ない前記犠
牲酸化膜を除去する。その後、図４に示すメモリのトン
ネル酸化膜２および浮遊ゲート電極３となるポリシリコ
ン膜をＣＶＤ法により全面に形成する。更に、このポリ
シリコン膜を浮遊ゲート電極となるように加工する。次
に、層間絶縁膜４および制御ゲート電極５となるポリシ
リコン膜を順次被着させる。その後、図６に示すように
データ線方向Ｂ−Ｂ’断面方向においてポリシリコン膜
５、層間絶縁膜４、さらにポリシリコン膜３をホトエッ
チング工程を用い制御ゲートとなるように加工する。Subsequently, after the nitride film 50 is removed and sacrificial oxidation is performed, channel ion implantation is performed to remove the sacrificial oxide film. Thereafter, a polysilicon film to be the tunnel oxide film 2 and the floating gate electrode 3 of the memory shown in FIG. 4 is formed on the entire surface by the CVD method. Further, this polysilicon film is processed so as to be a floating gate electrode. Next, an interlayer insulating film 4 and a polysilicon film to be the control gate electrode 5 are sequentially deposited. Then, as shown in FIG. 6, the polysilicon film 5, the interlayer insulating film 4, and the polysilicon film 3 are processed in the data line direction BB 'cross-sectional direction by using a photoetching process so as to become control gates.

【０００７】以降、パシベーション工程、コンタクト形
成工程、メタル配線工程を経た後図３の平面図に示すＦ
ＡＣＥ型メモリアレイができる。Thereafter, after passing through a passivation step, a contact forming step, and a metal wiring step, F shown in the plan view of FIG.
An ACE type memory array is created.

【０００８】一方、ＦＡＣＥ型の中にＰＢ−ＦＡＣＥ
（1990 Symposium on VLSI Technology Digest of Tech
nical Papers, June, 1990, pp.73〜74）と呼ばれる不
揮発性半導体記憶装置も提案されている。平面構造はＦ
ＡＣＥと同様であるが、メモリセルの形成工程が異な
る。On the other hand, PB-FACE is included in the FACE type.
(1990 Symposium on VLSI Technology Digest of Tech
Non-volatile semiconductor storage devices called nical Papers, June, 1990, pp. 73-74) have also been proposed. The plane structure is F
Similar to ACE, but different in the memory cell formation process.

【０００９】ＰＢ−ＦＡＣＥ型メモリセルの形成工程概
略を図３、図７、図８を用い説明する。メモリセルの断
面構造はＦＡＣＥ型とほぼ同様であるが、図７Ａ−Ａ’
断面に示すように浮遊ゲート部が２層のポリシリコンか
ら成っている点が異なる。An outline of a process of forming a PB-FACE type memory cell will be described with reference to FIGS. 3, 7, and 8. FIG. The cross-sectional structure of the memory cell is almost the same as that of the FACE type, but FIG.
The difference is that the floating gate portion is made of two layers of polysilicon as shown in the cross section.

【００１０】次にＰＢ−ＦＡＣＥ型メモリセルの形成方
法について説明する。Next, a method of forming a PB-FACE type memory cell will be described.

【００１１】図８に示すように、ｐ型シリコン基板１上
にトンネル酸化膜２を介してポリシリコン膜５１および
窒化膜５３を形成した後、これらの膜をメモリセルのチ
ャネル領域となるように加工する。その後、窒化膜５３
およびポリシリコン膜５１をマスクにイオン打ち込みを
行いソース４６／ドレイン４５、４８不純物層を形成す
る。更に、前記不純物層上を熱酸化法により酸化膜４７
の形成を行う。As shown in FIG. 8, after a polysilicon film 51 and a nitride film 53 are formed on a p-type silicon substrate 1 with a tunnel oxide film 2 interposed therebetween, these films are formed so as to become a channel region of a memory cell. Process. After that, the nitride film 53
Then, ion implantation is performed using the polysilicon film 51 as a mask to form source 46 / drain 45 and 48 impurity layers. Further, an oxide film 47 is formed on the impurity layer by a thermal oxidation method.
Is formed.

【００１２】続いて、上記窒化膜５３を除去した後、図
７に示す浮遊ゲート電極の一部となるポリシリコン膜５
２を全面に形成する。その後、このポリシリコン膜５２
を浮遊ゲート電極の一部となるようにホトエッチング工
程を用い加工する。更に、層間絶縁膜４となる酸化膜／
窒化膜／酸化膜の複合膜および制御ゲート電極の材料で
あるポリシリコン膜５を順次被着させる。その後ポリシ
リコン膜５、層間絶縁膜４、ポリシリコン膜５１、５２
をホトエッチング工程を用い制御ゲート電極配線となる
ように加工する。以降ＦＡＣＥと同様、パシベーション
工程、コンタクト形成工程、メタル配線工程を経た後図
３の平面図に示すようなＰＢ−ＦＡＣＥ型メモリセルが
できる。Subsequently, after removing the nitride film 53, the polysilicon film 5 which becomes a part of the floating gate electrode shown in FIG.
2 is formed on the entire surface. Thereafter, the polysilicon film 52
Is processed using a photoetching process so as to be a part of the floating gate electrode. Further, an oxide film serving as an interlayer insulating film 4 /
A nitride / oxide composite film and a polysilicon film 5, which is a material for the control gate electrode, are sequentially deposited. After that, the polysilicon film 5, the interlayer insulating film 4, and the polysilicon films 51 and 52 are formed.
Is processed using a photo-etching process so as to be a control gate electrode wiring. After the passivation step, the contact formation step, and the metal wiring step, a PB-FACE type memory cell as shown in the plan view of FIG.

【００１３】次に、ＦＡＣＥ型およびＰＢ−ＦＡＣＥ型
メモリセル動作について図４を用いて説明する。Next, the operation of the FACE and PB-FACE memory cells will be described with reference to FIG.

【００１４】書込みは従来のＮＯＲ型と同様にソースを
接地した状態でドレインおよび制御ゲート５に正電圧を
加えドレイン接合表面近傍で発生するホットエレクトロ
ンを図中５４に示すように浮遊ゲート電極３中に注入さ
せる。このため、ドレイン不純物層にはｐ領域４８を設
けホットエレクトロン発生効率の向上を図っている。本
書き込みによって浮遊ゲート３上に設けられた制御ゲー
ト５からみたしきい値電圧は高くなる。図３の平面図に
おいてアレイ内の１ビットを書き込むには、任意のワー
ド線３２およびデータ線４５に電圧を印加するとドレイ
ン不純物層配線４５を共有している２ビットが選択され
る。しかし、デコーダ回路により非選択のデータ線４５
およびソース線４６を開放状態としているため１ビット
選択が可能である。In the write operation, a positive voltage is applied to the drain and control gate 5 with the source grounded as in the conventional NOR type, and hot electrons generated near the drain junction surface are generated in the floating gate electrode 3 as shown in FIG. To be injected. For this reason, a p region 48 is provided in the drain impurity layer to improve the hot electron generation efficiency. By this writing, the threshold voltage as seen from the control gate 5 provided on the floating gate 3 becomes higher. To write one bit in the array in the plan view of FIG. 3, when a voltage is applied to an arbitrary word line 32 and data line 45, two bits sharing the drain impurity layer wiring 45 are selected. However, the data line 45 not selected by the decoder circuit
Since the source line 46 is open, one bit can be selected.

【００１５】消去はFowler-Nordheim（Ｆ−Ｎ）トンネ
ル方式により行われる。制御ゲート５を接地しソース不
純物層４６に正電圧を加えることにより行う。これによ
り、浮遊ゲート３とソース不純物層４６間のゲート酸化
膜２に高電界を与え、ゲート酸化膜２を介したトンネル
現象５５を利用して、浮遊ゲート電極３中に蓄積された
電子をソース側４６に引き抜くことができる。本消去に
よって、制御電極５からみたしきい値電圧は低くなる。Erasure is performed by a Fowler-Nordheim (FN) tunnel method. This is performed by grounding the control gate 5 and applying a positive voltage to the source impurity layer 46. As a result, a high electric field is applied to the gate oxide film 2 between the floating gate 3 and the source impurity layer 46, and the electrons accumulated in the floating gate electrode 3 are supplied to the source using the tunnel phenomenon 55 through the gate oxide film 2. The side 46 can be withdrawn. This erasure lowers the threshold voltage as viewed from the control electrode 5.

【００１６】なお、読出しは、ドレイン端子に低電圧を
加え、制御ゲート電極に電圧を加えた時にメモリセルに
流れるチャネル電流の大小を情報の”１”または”０”
に対応させることにより行う。In reading, when a low voltage is applied to the drain terminal and a voltage is applied to the control gate electrode, the magnitude of the channel current flowing in the memory cell is determined by the information "1" or "0".
This is done by corresponding to.

【００１７】[0017]

【発明が解決しようとする課題】上記のように、ＦＡＣ
Ｅ型およびＰＢ−ＦＡＣＥ型フラッシュメモリセルは種
々の利点を有する有望な素子であるが、微細化に伴う電
源電圧の低電圧化を実現する上で書き換え方式に問題が
残されていた。As described above, the FAC
E-type and PB-FACE-type flash memory cells are promising elements having various advantages, but a problem remains in the rewriting method in realizing a lower power supply voltage with miniaturization.

【００１８】図４に示されるような従来のＦＡＣＥ型フ
ラッシュメモリセルでは、ソース／ドレイン不純物層４
５、４６、４８を形成した後トンネル酸化膜を形成する
ため、次のような問題点が生じる。In a conventional FACE type flash memory cell as shown in FIG.
Since the tunnel oxide film is formed after the formation of the layers 5, 46 and 48, the following problems occur.

【００１９】（１）ソース／ドレイン不純物層４５、４
６、４８を形成した後、犠牲酸化工程、トンネル酸化工
程を形成するため、熱履歴によるソース／ドレイン不純
物層浅溝接合化が困難。(1) Source / drain impurity layers 45, 4
Since the sacrificial oxidation step and the tunnel oxidation step are formed after the formation of the layers 6 and 48, it is difficult to form the shallow trench junction of the source / drain impurity layer due to the thermal history.

【００２０】（２）高い不純物濃度を有する不純物層上
に薄膜のトンネル酸化膜を形成する際、酸化膜厚の制御
性が困難。(2) When a thin tunnel oxide film is formed on an impurity layer having a high impurity concentration, it is difficult to control the oxide film thickness.

【００２１】（３）不純物層領域に酸化膜４７を形成し
た後の窒化膜５０の除去工程や、犠牲酸化工程などの洗
浄により不純物層領域にある酸化膜が削れ、図４の５７
に示すようにチャネル側からの後退が生じ、この部分の
制御性が困難。(3) After the oxide film 47 is formed in the impurity layer region, the oxide film in the impurity layer region is removed by cleaning such as a step of removing the nitride film 50 or a sacrifice oxidation step.
As shown in (1), retreat from the channel side occurs, and it is difficult to control this part.

【００２２】また、ＰＢ−ＦＡＣＥにおいても次のよう
な問題点がある。[0022] PB-FACE also has the following problems.

【００２３】（４）図７の５８に示すようポリシリコン
膜５１をマスクに高濃度不純物層領域上に酸化膜４７を
形成する酸化工程において、ポリシリコン膜５１下部の
トンネル酸化膜２領域まで酸化が進行し、チャネルエッ
ジ部のトンネル酸化膜が厚くなる。いわゆるバーズビー
ク領域がポリシリコン下部に成長し、バーズビークの膜
厚がセル間でばらつく。書き込みまたは消去ではエッジ
部のトンネル酸化膜を介して電子を移動させるため、ト
ンネル酸化膜の厚膜化が書き込み消去時間の増加をひき
おこし、バーズビークの膜厚ばらつきが書き込み消去特
性のばらつきを生じさせる。１トランジスタ型のメモリ
セルにおいては、消去ばらつきによりしきい値が負とな
ると読み出し時に非選択状態（ゲート電圧が０Ｖ）であ
ってもメモリトランジスタが導通状態になるため読み出
し不良の原因となる。(4) In the oxidation step of forming an oxide film 47 on the high-concentration impurity layer region using the polysilicon film 51 as a mask as shown at 58 in FIG. 7, oxidation is performed up to the tunnel oxide film 2 region below the polysilicon film 51. Progresses, and the tunnel oxide film at the channel edge becomes thicker. A so-called bird's beak region grows below the polysilicon, and the thickness of the bird's beak varies between cells. In writing or erasing, electrons move through the tunnel oxide film at the edge portion. Therefore, increasing the thickness of the tunnel oxide film causes an increase in write / erase time, and variations in bird's beak thickness cause variations in write / erase characteristics. In a one-transistor memory cell, if the threshold value becomes negative due to erase variation, the memory transistor becomes conductive even in a non-selected state (gate voltage is 0 V) at the time of reading, which causes read failure.

【００２４】さらに、上記バーズビークの伸びを抑制す
るために不純物層領域上に形成する酸化膜厚４７を（ト
ンネル酸化膜領域まで進行することを考慮し）薄膜化す
ると、不純物層配線４５，４６とワード配線５および浮
遊ゲート電極５２との配線間容量が増加する。これによ
ってアクセス時間の遅れを引き起こす。Further, when the oxide film thickness 47 formed on the impurity layer region in order to suppress the bird's beak growth is made thinner (in consideration of progressing to the tunnel oxide film region), the impurity layer wirings 45 and 46 become The capacitance between the word line 5 and the floating gate electrode 52 increases. This causes a delay in access time.

【００２５】本発明は上記従来技術の問題点を解決する
ためになされたものである。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art.

【００２６】本発明の目的は、電気的に書換え可能なメ
モリセルを用いた不揮発性半導体記憶装置およびその製
造方法であり、微細化を可能とし大容量の不揮発性半導
体記憶装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device using electrically rewritable memory cells and a method of manufacturing the same, and to provide a large-capacity nonvolatile semiconductor memory device which can be miniaturized. is there.

【００２７】[0027]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では代表的な実施例を用いて説明すると、
図１、図９または図１１に示したように、半導体基板の
主表面の第１の領域に浮遊ゲート電極３と、制御ゲート
電極５と、ソース６、ドレイン領域７を備えた不揮発性
半導体記憶装置の製造方法において、上記第１の領域に
ゲート絶縁膜２を形成し、該ゲート絶縁膜２上に第１の
導電体層３を形成し、該第１の導電体層３上に耐酸化性
の第１の絶縁膜５３を被着し、該第１の導電体層３と該
第１の絶縁膜５３をパターニングして浮遊ゲート電極３
を形成する第１の工程と、その後、該浮遊ゲート電極３
をマスクとして上記第１の領域中に不純物を導入するこ
とにより上記ソース６、ドレイン領域７を形成する第２
の工程と、その後、上記浮遊ゲート電極の側壁に側壁絶
縁膜９を形成する第３の工程と、その後、上記第１の領
域に酸化による酸化絶縁膜１０を形成する第４の工程
と、その後、上記浮遊ゲート電極上の上記第１の絶縁膜
５３を除去し、上記浮遊ゲート電極３上に層間絶縁膜６
９と制御ゲート電極３２を形成する第５の工程とを具備
する。Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention will be described using representative embodiments.
As shown in FIG. 1, FIG. 9, or FIG. 11, a nonvolatile semiconductor memory including a floating gate electrode 3, a control gate electrode 5, a source 6, and a drain region 7 in a first region on a main surface of a semiconductor substrate. In the method of manufacturing the device, a gate insulating film 2 is formed in the first region, a first conductor layer 3 is formed on the gate insulating film 2, and an oxidation resistant layer is formed on the first conductor layer 3. A first insulating film 53 having a conductive property, and patterning the first conductive layer 3 and the first insulating film 53 to form a floating gate electrode 3
A first step of forming the floating gate electrode 3
The source 6 and the drain region 7 are formed by introducing impurities into the first region using
A third step of forming a side wall insulating film 9 on the side wall of the floating gate electrode; a fourth step of forming an oxide insulating film 10 by oxidation in the first region; The first insulating film 53 on the floating gate electrode is removed, and an interlayer insulating film 6 is formed on the floating gate electrode 3.
9 and a fifth step of forming the control gate electrode 32.

【００２８】[0028]

【作用】上述した手段によれば、以下の作用により所期
の目的が達成される。According to the above-mentioned means, the intended purpose is achieved by the following operations.

【００２９】以下、図２１、図１を用いて本発明のＮＯ
Ｒ型フラッシュメモリの作用の詳細を説明する。Hereinafter, the NO of the present invention will be described with reference to FIGS.
The operation of the R-type flash memory will be described in detail.

【００３０】（１）図２１は本発明と従来プロセスにお
けるゲート下部へのバーズビーク量を比較したものであ
る。従来プロセスは、浮遊ゲート形成後ゲート周辺のシ
リコン酸化膜形成を行うが、本発明のプロセスでは、浮
遊ゲート電極の側壁に側壁絶縁膜９を形成する第３の工
程と、その後、上記第１の領域に酸化による酸化絶縁膜
１０を形成する第４の工程により、バーズビークの伸び
を抑制している。図２１の横軸には不純物層上に形成す
る酸化膜厚、縦軸にはゲート下部への酸化膜のくい込み
量（いわゆるバーズビーク量）をとっている。従来構造
では一定の酸化膜厚を超えると、酸化膜厚とともにバー
ズビーク量が増している。これに対し本発明の構造（ゲ
ート側壁の保護膜を形成した後酸化を行う。）では、従
来方式よりもバーズビークの伸びが抑制されている。ま
た本発明の構造即ちゲート側壁の保護膜に、ＣＶＤ酸化
膜を用いた構造よりも窒化膜を用いた構造ではさらにこ
の抑制効果は改善された。(1) FIG. 21 compares the bird's beak amount below the gate in the present invention and the conventional process. In the conventional process, a silicon oxide film is formed around the gate after the formation of the floating gate. In the process of the present invention, the third step of forming the side wall insulating film 9 on the side wall of the floating gate electrode, and thereafter, the first step is performed. The fourth step of forming the oxide insulating film 10 by oxidation in the region suppresses bird's beak growth. The abscissa of FIG. 21 indicates the thickness of the oxide film formed on the impurity layer, and the ordinate indicates the amount of penetration of the oxide film below the gate (so-called bird's beak). In the conventional structure, when the oxide film thickness exceeds a certain value, the bird's beak amount increases with the oxide film thickness. On the other hand, in the structure of the present invention (oxidation is performed after forming the protective film on the gate side wall), the bird's beak is suppressed from growing more than in the conventional method. Further, in the structure of the present invention, that is, in the structure using a nitride film as the protective film on the gate side wall, a structure using a nitride film is further improved in the suppression effect.

【００３１】上記バーズビークの抑制は図１のソース／
ドレイン不純物層６、７、１１上の酸化膜１０を形成す
る前に、浮遊ゲート電極側面に保護膜９を形成すること
で実現している。ここで、保護膜９に酸化膜を用いた場
合でも、充分なバーズビークの抑制効果が得られるが、
耐酸化性のある窒化膜を用いることによりさらにバーズ
ビークを低減できる。The suppression of the bird's beak is achieved by the source /
This is realized by forming a protective film 9 on the side surface of the floating gate electrode before forming the oxide film 10 on the drain impurity layers 6, 7, and 11. Here, even when an oxide film is used for the protective film 9, a sufficient bird's beak suppressing effect can be obtained.
By using an oxidation-resistant nitride film, bird's beak can be further reduced.

【００３２】さらに保護膜９は、以降の酸化工程やＨＦ
系洗浄工程などによる浮遊ゲートエッジ下部のトンネル
酸化膜部への酸化の進行や、酸化膜の削れが抑えられ
る。よって、トンネル酸化膜厚は保護膜９を形成した以
降の工程においても変わることなく、メモリアレー内の
セル間のばらつきも生じなくなる。また、酸化膜１０に
ついてもトンネル酸化膜へのバ−ズビ−クの伸びが抑え
られるため任意の膜厚に設定できる。Further, the protective film 9 is formed by a subsequent oxidation step or HF.
The progress of oxidation to the tunnel oxide film portion below the floating gate edge due to the system cleaning step and the like and the removal of the oxide film are suppressed. Therefore, the thickness of the tunnel oxide film does not change even in the steps after the formation of the protective film 9, and there is no variation between cells in the memory array. Also, the thickness of the oxide film 10 can be set to an arbitrary thickness because the extension of the bird's beak to the tunnel oxide film is suppressed.

【００３３】（２）基板上にトンネル酸化膜２および浮
遊ゲート電極を形成した後ソース／ドレイン不純物層
６、７、１１を形成する。このため、従来のＦＡＣＥ型
のように高濃度不純物層上に数ナノメートルの薄いトン
ネル酸化膜を形成しなくてよい。よって酸化膜厚を制御
性良く形成できる。(2) After forming the tunnel oxide film 2 and the floating gate electrode on the substrate, the source / drain impurity layers 6, 7, 11 are formed. For this reason, it is not necessary to form a thin tunnel oxide film of several nanometers on the high-concentration impurity layer as in the conventional FACE type. Therefore, the oxide film thickness can be formed with good controllability.

【００３４】（３）浮遊ゲート電極を形成した後に不純
物層上を酸化している。このため、図４の５７に示すよ
うにＦＡＣＥ型のような窒化膜や酸化膜を除去する工程
（チャネル領域を形成するための工程）や、この領域の
犠牲酸化工程による酸化膜の後退がなくなる。よってこ
の部分のトンネル酸化膜耐圧の低下を防止できる。(3) After forming the floating gate electrode, the impurity layer is oxidized. Therefore, as shown at 57 in FIG. 4, the step of removing the nitride film or oxide film such as the FACE type (the step of forming a channel region) or the sacrificial oxidation step of this region does not cause the oxide film to recede. . Therefore, a decrease in the breakdown voltage of the tunnel oxide film in this portion can be prevented.

【００３５】[0035]

【実施例】本発明の第１の実施例を図２および図１０か
ら図１５、表１を用いて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【００３６】図２は本実施例によるＮＯＲ型フラッシュ
メモリを用いた不揮発性半導体記憶装置の平面図、図１
０から図１３は上記平面図２のＡ−Ａ’断面、図１４は
同じくＢ−Ｂ’断面を示している。FIG. 2 is a plan view of a nonvolatile semiconductor memory device using a NOR flash memory according to the present embodiment.
FIG. 0 to FIG. 13 show an AA ′ section of the plan view 2 and FIG. 14 shows a BB ′ section of the same.

【００３７】まず図２を用いて本実施例のＮＯＲ型フラ
ッシュメモリセルの平面図を説明する。データ線方向に
素子分離領域３０が形成され、データ線を構成するメタ
ル配線４３はコンタクトホール４１を通して選択トラン
ジスタ３６のドレイン不純物層に接続され、選択トラン
ジスタ３６のソース不純物層はメモリセルブロック内の
ドレイン不純物層に接続されている。選択トランジスタ
３６のゲート電極は浮遊ゲートと上部のワード配線材料
によって構成されている。メモリセルのトランジスタ領
域は，第１層めの浮遊ゲートを定義する領域５１とワー
ド線を定義する領域３２の交差する領域である。メモリ
セルの浮遊ゲートは２層構造からなり、第２層めの浮遊
ゲートは領域５２により定義され、ワード線と浮遊ゲー
トとの容量値を定めている。領域５１と素子分離領域３
０の間は不純物層配線領域となるが、ドレイン側と対向
してソース側の不純物層領域が形成される。ソース側の
不純物層領域は、選択トランジスタのゲート５９を介し
て共通ソース領域３５に接続される。ソース／ドレイン
不純物層と浮遊ゲートに囲まれている領域４０には素子
分離のためにｐ型不純物層を形成している。First, a plan view of the NOR flash memory cell of this embodiment will be described with reference to FIG. The element isolation region 30 is formed in the direction of the data line, the metal wiring 43 forming the data line is connected to the drain impurity layer of the selection transistor 36 through the contact hole 41, and the source impurity layer of the selection transistor 36 is It is connected to the impurity layer. The gate electrode of the selection transistor 36 is constituted by a floating gate and an upper word wiring material. The transistor region of the memory cell is a region where a region 51 defining the first layer floating gate and a region 32 defining the word line intersect. The floating gate of the memory cell has a two-layer structure, and the floating gate of the second layer is defined by the region 52, and determines the capacitance value between the word line and the floating gate. Region 51 and element isolation region 3
While the area between 0 is an impurity layer wiring area, an impurity layer area on the source side is formed facing the drain side. The source-side impurity layer region is connected to the common source region 35 via the gate 59 of the select transistor. In a region 40 surrounded by the source / drain impurity layers and the floating gate, a p-type impurity layer is formed for element isolation.

【００３８】次に図１３により断面構造について説明す
る。Next, the sectional structure will be described with reference to FIG.

【００３９】図１３は図２の平面図のＡ−Ａ’断面図を
示している。各メモリセル領域は、ＬＯＣＯＳ（Local
Oxidation of Silicon）酸化膜により形成された素子分
離領域３０により分離されている。ｐ型シリコン基板１
の表面は、膜厚が約７ｎｍのトンネル酸化膜６１により
覆われ、ポリシリコン層により形成された第１の浮遊ゲ
ート５１が形成されている。浮遊ゲート５１の側面は、
絶縁膜７４，７５により覆われ、その上に、ポリシリコ
ン層により形成された第２の浮遊ゲート５２を有してい
る。なお本実施例では浮遊ゲート５１の側面の保護膜と
して窒化膜７４と酸化膜７５を用いているが、酸化膜あ
るいは窒化膜のみでも用いることができる。第２の浮遊
ゲート５２と第１の浮遊ゲート５１は電気的に接続され
ている。第２の浮遊ゲート５２上および素子分離領域３
０上には、シリコン酸化膜／シリコン窒化膜／シリコン
酸化膜からなる層間絶縁膜６９が形成されている。な
お、層間絶縁膜６９には約１５ｎｍの堆積酸化膜を用い
ることもできる。層間絶縁膜６９上には、ポリシリコン
層またはタングステンなどによるシリサイド層を用いた
制御ゲート（ワード線）３２が形成されている。制御ゲ
ート３２上に絶縁膜７０を形成し，この上に制御ゲート
３２と直交するように配置されたデータ線となるメタル
配線７６が形成されている。第１層めの浮遊ゲート５１
直下のシリコン基板内にメモリセルのソース並びにドレ
イン領域が形成されている。ドレイン側には、後述する
エッジトンネル放出を用いた書き込み効率を高めるため
ｎ型高濃度不純物層（ピーク濃度が約１０²⁰／ｃｍ³）
６４が形成されている。上記ｎ型高濃度不純物層６４
は、ドレイン側不純物層配線としても用いられている。
また、ソース側には、ドレイン側よりも濃度の低いｎ型
不純物層６５と、ソース／ドレイン間のパンチスルーを
防止し、しきい値電圧を制御するためのｐ型不純物層６
２が形成されている。さらに、ソースおよびドレインに
不純物層配線となるｎ型高濃度不純物層６６が制御ゲー
ト３２に直交する形で設けられている。このｎ型高濃度
不純物層６６上部には酸化膜６７が形成され、浮遊ゲー
ト５２または制御ゲート３２との絶縁を図っている。図
１３に示すように、本実施例のメモリセルは、ｐ型シリ
コン基板上に形成されているが、ｐ型シリコン基板上で
ＣＭＯＳプロセスにより形成されたｐ型ウェル領域上、
ｎ型シリコン基板上のｐ型ウェル領域上においても形成
できる。FIG. 13 is a sectional view taken along the line AA 'of the plan view of FIG. Each memory cell area has a LOCOS (Local
Oxidation of Silicon) is isolated by an element isolation region 30 formed by an oxide film. p-type silicon substrate 1
Is covered with a tunnel oxide film 61 having a thickness of about 7 nm, and a first floating gate 51 formed of a polysilicon layer is formed. The side surface of the floating gate 51
It has a second floating gate 52 covered with insulating films 74 and 75 and formed of a polysilicon layer thereon. In this embodiment, the nitride film 74 and the oxide film 75 are used as protective films on the side surfaces of the floating gate 51. However, an oxide film or a nitride film alone can be used. The second floating gate 52 and the first floating gate 51 are electrically connected. On the second floating gate 52 and the element isolation region 3
An interlayer insulating film 69 composed of a silicon oxide film / silicon nitride film / silicon oxide film is formed on zero. Note that a deposited oxide film of about 15 nm can be used as the interlayer insulating film 69. A control gate (word line) 32 using a polysilicon layer or a silicide layer of tungsten or the like is formed on the interlayer insulating film 69. An insulating film 70 is formed on the control gate 32, and a metal wiring 76 serving as a data line disposed orthogonal to the control gate 32 is formed thereon. First layer floating gate 51
Source and drain regions of a memory cell are formed in a silicon substrate immediately below. The drain side, n-type high concentration impurity layer for increasing the write efficiency using a later-described edge tunnel release (peak concentration of about 10 ²⁰ / cm ³⁾
64 are formed. The n-type high concentration impurity layer 64
Are also used as drain-side impurity layer wirings.
On the source side, an n-type impurity layer 65 having a lower concentration than the drain side, and a p-type impurity layer 6 for preventing punch-through between the source and the drain and controlling the threshold voltage.
2 are formed. Further, an n-type high-concentration impurity layer 66 serving as an impurity layer wiring is provided at the source and the drain so as to be orthogonal to the control gate 32. An oxide film 67 is formed on the n-type high-concentration impurity layer 66 to insulate it from the floating gate 52 or the control gate 32. As shown in FIG. 13, the memory cell of this embodiment is formed on a p-type silicon substrate, but is formed on a p-type well region formed by a CMOS process on the p-type silicon substrate.
It can also be formed on a p-type well region on an n-type silicon substrate.

【００４０】図１４は同じく図２の平面図においてＢ−
Ｂ’における断面図を示している。データ線に平行な断
面では、ワード線が最小加工寸法で等間隔に形成され、
第１および第２の浮遊ゲート５１、５２さらには層間絶
縁膜６９とワード線となる制御ゲートが積層構造をなし
ている。ワード線間はイオン注入により導入されたｐ型
不純物領域７２により分離されている。選択トランジス
タはメモリゲートと同じ電極配線で構成されており、浮
遊ゲートは図では示していないがワード配線と随所に導
通されている。選択トランジスタのゲート酸化膜の膜厚
は２０ｎｍ程度である。FIG. 14 is a plan view of FIG.
It shows a cross-sectional view at B ′. In the cross section parallel to the data line, word lines are formed at equal intervals with the minimum processing dimensions,
The first and second floating gates 51 and 52, the interlayer insulating film 69, and the control gate serving as a word line have a laminated structure. Word lines are separated by a p-type impurity region 72 introduced by ion implantation. The selection transistor is formed of the same electrode wiring as the memory gate, and the floating gate is electrically connected to the word wiring (not shown) everywhere. The thickness of the gate oxide film of the select transistor is about 20 nm.

【００４１】本実施例では、図２のワード線と平行なＡ
−Ａ’面において最小加工寸法の約３倍の長さで形成で
き、Ｂ−Ｂ’面では２倍の長さで１ビットが形成されて
いる。すなわち、０.３５ミクロンの最小加工精度のも
とでは、メモリセル面積を約０.７４平方ミクロンとす
ることが可能になる。In this embodiment, A is parallel to the word line of FIG.
On the -A 'plane, it can be formed with a length about three times the minimum processing size, and on the BB' plane, one bit is formed with a length twice as long. That is, under the minimum processing accuracy of 0.35 microns, the memory cell area can be reduced to about 0.74 square microns.

【００４２】次に第１０図から第１４図を用いて，本実
施例で述べる製造方法について説明する。Next, the manufacturing method described in this embodiment will be described with reference to FIGS.

【００４３】図１０に示すように、半導体基板上にＬＯ
ＣＯＳ（Local Oxidation of Silicon）酸化膜により素
子分離領域３０を形成し、ｐ型シリコン基板１の表面は
所定の犠牲酸化工程を行った後、全面に１８ｎｍ程度の
酸化膜を形成させる。ここで、図１４に示した選択ラン
ジスタ領域部分を保護するようにホトレジストをパター
ニングし、メモリ部にある１８ｎｍの酸化膜をＨＦ系の
エッチング液で除去する。その後約７ｎｍのトンネル酸
化膜６１を表面に形成する。この時、先の選択トランジ
スタ領域では酸化膜厚がおよそ２０ｎｍ程度になる。さ
らに図１０第１の浮遊ゲートとなる１５０ｎｍのポリシ
リコン層５１およびその上部に浮遊ゲート保護用の窒化
膜６３を順次被着させる。なお、窒化膜厚６３は後述す
る不純物層表面を酸化する際、浮遊ゲートへの酸化の進
行を防止できればよくここでは８０〜１２０ｎｍとして
いる。 次に前記窒化膜６３およびポリシリコン層５１
を浮遊ゲートとなるようにホトエッチング工程によって
加工する。さらに、イオン打ち込み時の保護用酸化膜を
熱酸化やＣＶＤ法などにより基板表面に形成させた後、
ホトレジストをパターニングしてソース側のｐ型シリコ
ン基板１に１Ｅ１４／ｃｍ²のＢＦ₂を打ち込む。さら
に、９００℃の熱拡散を行いｐ型不純物層６２を形成し
た後、全面にソース側のｎ型不純物層６５となる５Ｅ１
４／ｃｍ²の砒素を打ち込む。その後、ホトレジストを
パターニングしてドレイン側のみに１Ｅ１５／ｃｍ²以
上の砒素を打ち込んだ後、９００℃の熱拡散を行いソー
ス側の低濃度ｎ型不純物層６５とドレイン側高濃度ｎ型
不純物層６４を形成する。As shown in FIG. 10, an LO is formed on a semiconductor substrate.
The element isolation region 30 is formed by a COS (Local Oxidation of Silicon) oxide film, and after performing a predetermined sacrificial oxidation process on the surface of the p-type silicon substrate 1, an oxide film of about 18 nm is formed on the entire surface. Here, the photoresist is patterned so as to protect the selective transistor region shown in FIG. 14, and the 18 nm oxide film in the memory portion is removed with an HF-based etchant. Thereafter, a tunnel oxide film 61 of about 7 nm is formed on the surface. At this time, the oxide film thickness is about 20 nm in the previous select transistor region. Further, a 150 nm polysilicon layer 51 serving as a first floating gate and a nitride film 63 for protecting the floating gate are sequentially deposited thereon. Note that the nitride film thickness 63 is 80 to 120 nm here as long as the oxidation of the floating gate can be prevented when the impurity layer surface described later is oxidized. Next, the nitride film 63 and the polysilicon layer 51 are formed.
Is processed by a photoetching process so as to form a floating gate. Furthermore, after forming a protective oxide film at the time of ion implantation on the substrate surface by thermal oxidation or CVD method,
The photoresist is patterned and BF ₂ of 1E14 / cm ² is implanted into the p-type silicon substrate 1 on the source side. Furthermore, after performing thermal diffusion at 900 ° C. to form the p-type impurity layer 62, the entire surface becomes 5E1 which becomes the source-side n-type impurity layer 65.
Implant arsenic of 4 / cm ² . Then, after patterning the photoresist and implanting arsenic of 1E15 / cm ² or more only on the drain side, thermal diffusion is performed at 900 ° C. to perform the low concentration n-type impurity layer 65 on the source side and the high concentration n-type impurity layer 64 on the drain side. To form

【００４４】次に、図１１に示すように上記メモリ不純
物層を形成した後全面に２０ｎｍ程度の窒化膜７４と２
００ｎｍ程度のＣＶＤ酸化膜７５を被着させ、酸化膜お
よび窒化膜厚の異方性のドライエッチングを順次行な
い、浮遊ゲート側面に酸化膜および窒化膜のサイドウォ
ール７４，７５を形成する。その後、上記サイドウォー
ル膜７４，７５をマスクとしてソース／ドレイン両側の
基板上に５Ｅ１５／ｃｍ²の砒素を打ち込む。これは高
濃度ｎ型不純物層６６を形成し配線抵抗の低抵抗化を行
うためのものである。上記イオン打ち込み後に９００℃
の熱拡散を行ない、その後２００ｎｍ程度の熱酸化膜６
７を形成する。Next, as shown in FIG. 11, after forming the memory impurity layer, a nitride film 74
A CVD oxide film 75 of about 00 nm is deposited, and anisotropic dry etching of the oxide film and the nitride film thickness is sequentially performed to form sidewalls 74 and 75 of the oxide film and the nitride film on the side surfaces of the floating gate. Thereafter, arsenic of 5E15 / cm ² is implanted on the substrate on both sides of the source / drain using the sidewall films 74 and 75 as a mask. This is for forming the high-concentration n-type impurity layer 66 to reduce the wiring resistance. 900 ° C after the above ion implantation
Is thermally diffused, and then a thermal oxide film 6 of about 200 nm is formed.
7 is formed.

【００４５】続いて、浮遊ゲート上にある窒化膜６３を
除去する。窒化膜除去は先に形成した不純物層上の酸化
膜６７の削れ量を最小するため選択比の十分あるエッチ
ング法によって行う必要がある。次に図１２に示すよう
に第２のポリシリコン膜を全面に形成し、第２の浮遊ゲ
ート５２となるようホトエッチング工程により加工す
る。さらに第２の浮遊ゲート５２上および素子分離領域
３０、酸化膜６７上にシリコン酸化膜／シリコン窒化膜
／シリコン酸化膜からなる層間絶縁膜６９および第３の
ポリシリコン３２を順次形成する。その後ホトエッチン
グ工程により制御ゲート配線となるよう第３のポリシリ
コン３２を加工するとともに層間絶縁膜６９と第１第２
の浮遊ゲート５２，５１を順次加工し図１４の断面図に
示すメモリゲートを形成する。Subsequently, the nitride film 63 on the floating gate is removed. The nitride film must be removed by an etching method having a sufficient selectivity in order to minimize the shaving amount of the oxide film 67 on the previously formed impurity layer. Next, as shown in FIG. 12, a second polysilicon film is formed on the entire surface, and is processed by a photoetching process to become the second floating gate 52. Further, an interlayer insulating film 69 composed of a silicon oxide film / silicon nitride film / silicon oxide film and a third polysilicon 32 are sequentially formed on the second floating gate 52, the element isolation region 30, and the oxide film 67. Thereafter, the third polysilicon 32 is processed by a photoetching process so as to become a control gate wiring, and the interlayer insulating film 69 and the first and second polysilicons are formed.
Are sequentially processed to form a memory gate shown in the sectional view of FIG.

【００４６】ここで熱酸化法あるいはＣＶＤ法により表
面に酸化膜７１を１０ｎｍ程度形成した後、図１４に示
すようにソース／ドレイン不純物層と制御ゲートで囲ま
れた部分にイオン打ち込みによりボロンを１Ｅ１３／ｃ
ｍ²程度打ち込む。こうしてできたｐ型不純物層７２に
よりワード線間および不純物層間の素子分離を行なう。Here, after an oxide film 71 is formed to a thickness of about 10 nm on the surface by a thermal oxidation method or a CVD method, boron is ion-implanted into a portion surrounded by the source / drain impurity layer and the control gate as shown in FIG. / C
m ² about typing. Element isolation between word lines and between impurity layers is performed by the p-type impurity layer 72 thus formed.

【００４７】その後表面には公知のＣＶＤ酸化膜および
燐ガラスからなる層間絶縁膜７０を形成した後、図２に
示すように選択トランジスタの不純物層部分にコンタク
ト穴を開け第１のメタル配線７６によって共通データ線
の配線を行う。以下所定の絶縁膜形成技術により不揮発
性半導体記憶装置が完成する。Thereafter, a known interlayer insulating film 70 made of a CVD oxide film and phosphorus glass is formed on the surface, and then a contact hole is formed in the impurity layer portion of the select transistor as shown in FIG. Wiring of the common data line is performed. Hereinafter, the nonvolatile semiconductor memory device is completed by a predetermined insulating film forming technique.

【００４８】以上に示したように、本実施例では、堆積
酸化膜やシリコン窒化膜を浮遊ゲート５１の側面に形成
することにより、浮遊ゲート５１とシリコン基板１の間
の熱酸化膜６７の形成を容易にしている。一般に、熱酸
化膜６７を浮遊ゲート５１近傍に形成しようとすると、
熱酸化工程によりバーズビーク領域がトンネル酸化膜６
１に食い込み、トンネル酸化膜６１の膜厚が厚くなって
しまう。前述のＦＡＣＥ方式やその改良手法では、バー
ズビーク領域がトンネル酸化膜側へ食い込むことを考慮
した不純物層の設計がなされていないが、本実施例で
は、堆積酸化膜やシリコン窒化膜を用いることにより、
浮遊ゲート側面における酸化の進行を抑制し、トンネル
酸化膜の厚膜化を防止し、メモリセル特性の劣化の防止
が可能となっている。As described above, in this embodiment, the thermal oxide film 67 is formed between the floating gate 51 and the silicon substrate 1 by forming the deposited oxide film or the silicon nitride film on the side surface of the floating gate 51. Is easy. Generally, when forming the thermal oxide film 67 near the floating gate 51,
The bird's beak region is formed by the tunnel oxidation film 6 by the thermal oxidation process.
1 and the thickness of the tunnel oxide film 61 is increased. In the above-mentioned FACE method and its improved method, the impurity layer is not designed in consideration of the bird's beak region penetrating into the tunnel oxide film side. However, in this embodiment, by using a deposited oxide film or a silicon nitride film,
The progress of oxidation on the side surface of the floating gate is suppressed, the thickness of the tunnel oxide film is prevented from being increased, and deterioration of memory cell characteristics can be prevented.

【００４９】第１の浮遊ゲート５１の側面に形成される
絶縁膜としてシリコン窒化膜７４とＣＶＤ法による酸化
膜７５を用いたが、ＣＶＤ法による酸化膜７５のみでも
用いることができる。ただし、ＣＶＤ法による酸化膜７
５を介しても酸化が進行するため酸化膜６７の影響をあ
る程度受けることになる。このため、酸化膜６７の酸化
条件やＣＶＤ法による酸化膜７５の膜質などの条件検討
が必要である。Although the silicon nitride film 74 and the oxide film 75 formed by the CVD method are used as insulating films formed on the side surfaces of the first floating gate 51, only the oxide film 75 formed by the CVD method can be used. However, the oxide film 7 formed by the CVD method
Oxidation proceeds even through step 5, so that the influence of oxide film 67 is exerted to some extent. For this reason, it is necessary to examine conditions such as the oxidation condition of the oxide film 67 and the film quality of the oxide film 75 by the CVD method.

【００５０】また、メモリセルの書換え信頼性向上の面
から窒化膜７４およびＣＶＤ酸化膜を形成する前には、
浮遊ゲート５１の側壁にシリコン酸化膜をあらかじめ形
成しておくことが望ましい。Before forming the nitride film 74 and the CVD oxide film from the viewpoint of improving the rewriting reliability of the memory cell,
It is desirable to form a silicon oxide film on the side wall of the floating gate 51 in advance.

【００５１】次に本実施例のメモリアレイにおける書込
み、消去、読出しの各動作について説明する。図１５
は、ｎ本のワード線を１つの単位とした２つのブロック
の基本回路、また表１には、本実施例におけるデータの
消去、書込み、読出しの各動作における信号線の電位関
係を示している。表１は、ワード線Ｗ１２について消
去、書込み、読出しを行う一例を示している。消去状態
とはメモリセルのしきい値電圧が３.６Ｖ以上の高い状
態にあることを言い、書込み状態とはしきい値電圧が
０.５から１Ｖの範囲にあることを言う。Next, write, erase, and read operations in the memory array of the present embodiment will be described. FIG.
Is a basic circuit of two blocks each having n word lines as one unit, and Table 1 shows a potential relationship of signal lines in each operation of erasing, writing, and reading data in this embodiment. . Table 1 shows an example of erasing, writing, and reading with respect to the word line W12. The erase state means that the threshold voltage of the memory cell is higher than 3.6 V, and the write state means that the threshold voltage is in the range of 0.5 to 1 V.

【００５２】[0052]

【表１】 [Table 1]

【００５３】まず、消去は，Ｗ１２を含んでいるブロッ
ク１を活性化させることが必要である。選択トランジス
タ１１５と１１６の少なくとも一方をオン状態とするた
めに、ＳＤ１とＳＳ１を３.３Ｖとする。このとき、他
のブロックの信号線ＳＤ２およびＳＳ１は０Ｖである。
選択させたブロック内のワード線については，Ｗ１２に
１２Ｖを加え、他のワード線すべてを０Ｖとする。この
とき、すべてのデータ線の電圧を０Ｖとすることによ
り、Ｗ１２に接続されたすべてのメモリセルの浮遊ゲー
トには、制御ゲート電圧とチャネル電圧が容量分割され
た電圧である６〜８Ｖが加わる。これにより、浮遊ゲー
トとチャネル領域の間のゲート酸化膜に１０ＭＶ以上の
高電界が加わり、Ｆ−Ｎトンネル電流が流れて浮遊ゲー
トに電子が注入され、メモリセルのしきい値電圧を３.
３Ｖ以上にできる。消去にかかる時間は、約１ミリ秒で
ある。First, erasing requires activating block 1 containing W12. In order to turn on at least one of the selection transistors 115 and 116, SD1 and SS1 are set to 3.3V. At this time, the signal lines SD2 and SS1 of the other blocks are at 0V.
With respect to the word lines in the selected block, 12V is applied to W12, and all other word lines are set to 0V. At this time, by setting the voltages of all the data lines to 0 V, 6 to 8 V which is a voltage obtained by dividing the control gate voltage and the channel voltage by capacitance is applied to the floating gates of all the memory cells connected to W12. . As a result, a high electric field of 10 MV or more is applied to the gate oxide film between the floating gate and the channel region, an FN tunnel current flows, electrons are injected into the floating gate, and the threshold voltage of the memory cell is set to 3.
3V or more. The time required for erasure is about 1 millisecond.

【００５４】書込みは、まず、各データ線毎に設けられ
たラッチ回路にデータを転送する。次に、Ｗ１２を含ん
でいるブロック１を活性化させるためＳＤ１を３.３Ｖ
以上の電圧とする。このとき、ＳＳ１は０Ｖとし、ブロ
ック内のソース線を共通ソース線から電気的に分離す
る。選択ブロック内のワード線については、Ｗ１２に−
７Ｖを加え、他のワード線すべてを３.３Ｖとする。ブ
ロック内の不純物層配線には、各データ線に接続された
ラッチ回路内の情報にしたがって、０Ｖまたは３.３Ｖ
が加えられる。メモリセルのドレイン端子が３.３Ｖの
場合には、ドレイン不純物層と浮遊ゲート間のゲート酸
化膜に１０ＭＶ以上の高電界が加わり、浮遊ゲート内の
電子がドレイン端子に引き抜かれ、メモリセルのしきい
値電圧を１Ｖ以下にできる。また、ドレイン端子が０Ｖ
の場合には、容量結合から計算される浮遊ゲート電圧の
絶対値が小さく、ゲート酸化膜を通したトンネル現象は
生じにくい。以上、データ線に３.３Ｖが与えられたメ
モリセルに関してのみしきい値電圧を低下させることが
でき、データの書込みが行われる。上記書込みにかかる
時間は、約１ミリ秒である。In writing, first, data is transferred to a latch circuit provided for each data line. Next, to activate block 1 including W12, SD1 is set to 3.3V.
The above voltage is set. At this time, SS1 is set to 0 V, and the source line in the block is electrically separated from the common source line. For the word line in the selected block,
7V is applied, and all other word lines are set to 3.3V. According to the information in the latch circuit connected to each data line, 0 V or 3.3 V is applied to the impurity layer wiring in the block.
Is added. When the drain terminal of the memory cell is 3.3 V, a high electric field of 10 MV or more is applied to the gate oxide film between the drain impurity layer and the floating gate, electrons in the floating gate are drawn out to the drain terminal, and the drain of the memory cell is removed. The threshold voltage can be reduced to 1V or less. Also, the drain terminal is 0V
In the case of (1), the absolute value of the floating gate voltage calculated from the capacitive coupling is small, and the tunnel phenomenon through the gate oxide film hardly occurs. As described above, the threshold voltage can be reduced only for the memory cell to which 3.3 V is applied to the data line, and data is written. The time required for the writing is about 1 millisecond.

【００５５】書込み時の選択ブロック中の非選択のワー
ド線に与える電圧はメモリセルの書換え回数に依存して
決められる。書込み時の選択ブロック中の非選択メモリ
セルには、そのドレイン端子に３.３Ｖの電圧が加わっ
ている。このため、非選択のメモリセルが高いしきい値
電圧を持つ場合には浮遊ゲートからドレイン端子に非常
に小さいトンネル電流が流れ、電子が浮遊ゲートから引
き抜かれる可能性がある。非選択のメモリセルが受ける
書換え総時間は、同一ブロック中の他のすべてのワード
線が１００万回書換えられた場合、同一ブロック内のワ
ード線数によるが、例えばワード線数が３２本では３１
本×１００万回×１ミリ秒＝３１,０００秒、６４本で
は６３，０００秒となる。少なくとも上記の時間内だけ
メモリセルのデータが保持されるためには、選択ブロッ
ク中の非選択のワード線に２Ｖ以上の電圧を与えること
が必要になる。ここでは簡素化のため、非選択ワード線
に与える電圧を電源電圧の３.３Ｖとした。The voltage applied to an unselected word line in a selected block at the time of writing is determined depending on the number of rewrites of a memory cell. A voltage of 3.3 V is applied to a drain terminal of an unselected memory cell in a selected block at the time of writing. Therefore, when a non-selected memory cell has a high threshold voltage, a very small tunnel current flows from the floating gate to the drain terminal, and electrons may be extracted from the floating gate. The total rewriting time received by an unselected memory cell depends on the number of word lines in the same block when all the other word lines in the same block are rewritten one million times.
One book × 1 million times × 1 millisecond = 31,000 seconds, and 64 books becomes 63,000 seconds. In order to hold the data of the memory cell at least for the above-mentioned time, it is necessary to apply a voltage of 2 V or more to the non-selected word lines in the selected block. Here, for simplicity, the voltage applied to the non-selected word lines is set to 3.3 V of the power supply voltage.

【００５６】このように非選択ワード線に与える電圧を
３.３Ｖとしているため、本発明の不揮発性半導体記憶
装置ではデータ線毎にソース配線を分離することが必要
になる。なぜなら、選択されたデータ線上にある非選択
のメモリセルのしきい値電圧が低い場合、非選択ワード
線が３.３Ｖであるためにオン状態となり、ドレイン端
子（ドレイン側不純物層配線）に与えられた電圧がソー
ス側に供給される。したがって、ソース端子が共通とな
っていると、ソース電位が上がるか過剰なドレイン電流
が流れることになる。As described above, since the voltage applied to the non-selected word lines is set to 3.3 V, in the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, it is necessary to separate the source wiring for each data line. This is because when the threshold voltage of the unselected memory cell on the selected data line is low, the non-selected word line is 3.3 V, so that it is turned on, and is applied to the drain terminal (drain-side impurity layer wiring). The supplied voltage is supplied to the source side. Therefore, if the source terminal is shared, the source potential increases or an excessive drain current flows.

【００５７】読出しは、Ｗ１２を含んでいるブロック１
を活性化させるために、選択トランジスタ１１５と１１
６に対するＳＤ１とＳＳ１を３.３Ｖ以上とする。選択
ブロック内のワード線については，Ｗ１２に３.３Ｖを
加え，他のワード線すべてを０Ｖとする。データ線には
一定の読出し電圧を与える。このとき、対象となるメモ
リセルのしきい値電圧が低い場合にはデータ線の電圧が
下がり、高い場合には一定の電圧に保持されるので、こ
の電圧差を読みだすことによりメモリセルデータを判定
することができる。Reading is performed on block 1 including W12.
To activate the selection transistors 115 and 11
SD1 and SS1 for No. 6 are set to 3.3 V or more. For word lines in the selected block, 3.3V is applied to W12, and all other word lines are set to 0V. A constant read voltage is applied to the data line. At this time, when the threshold voltage of the target memory cell is low, the voltage of the data line decreases, and when the threshold voltage is high, the voltage is held at a constant voltage. Can be determined.

【００５８】以上に示したように、書込み、消去の両動
作ともにトンネル方式を用いているため、低電圧（３.
３Ｖ単一電源）動作が可能になるとともに、データ線に
は電源電圧以下の電圧を与えるため、データ線を駆動す
る回路に高耐圧化トランジスタを用いる必要がない。As described above, since both the writing and erasing operations use the tunnel method, a low voltage (3.
(3V single power supply) operation is possible, and a voltage lower than the power supply voltage is applied to the data line. Therefore, it is not necessary to use a high breakdown voltage transistor in a circuit for driving the data line.

【００５９】（第２の実施例）図１６から図２０は、第
２の実施例を示している。第１の実施例ではドレイン側
の高濃度ｎ型不純物層６４を形成した後その表面に酸化
膜６７を形成していたが、第２の実施例では酸化膜６７
を形成した後ドレイン側の高濃度ｎ型不純物層６４を形
成する点が異なる。(Second Embodiment) FIGS. 16 to 20 show a second embodiment. In the first embodiment, the oxide film 67 is formed on the surface after forming the high-concentration n-type impurity layer 64 on the drain side, but in the second embodiment, the oxide film 67 is formed.
Is formed after forming a high concentration n-type impurity layer 64 on the drain side.

【００６０】第２の実施例はメモリセルの形成工程が異
なり、平面および断面構造は概ね第１の実施例と同様で
ある。The second embodiment is different from the first embodiment in the steps of forming the memory cells, and the plane and cross-sectional structures are almost the same as those of the first embodiment.

【００６１】第１６図から第２０図を用いて，本第２の
実施例で述べる製造方法について説明する。The manufacturing method described in the second embodiment will be described with reference to FIGS. 16 to 20.

【００６２】図１６に示すように、半導体基板上に素子
分離領域３０を形成し、７ｎｍのトンネル酸化膜６１を
表面に形成する。この時、選択トランジスタ領域では第
１の実施例同様２０ｎｍ酸化膜厚となる。さらに第１の
浮遊ゲートとなる１５０ｎｍのポリシリコン層５１およ
びその上部に浮遊ゲート保護用の酸化膜８０および窒化
膜６３を順次被着させる。なお、酸化膜８０の膜厚は後
述する不純物層表面に酸化膜６７を形成した後浮遊ゲー
ト側壁にある窒化膜８２窒化膜厚を除去する際、浮遊ゲ
ート削れを防止できればよく、ここでは１０ｎｍ程度と
している。また、窒化膜６３の膜厚についても後述する
不純物層表面を酸化する際、浮遊ゲートへの酸化の進行
を防止できればよくここでは１２０ｎｍとしている。次
に前記窒化膜６３および酸化膜８０、ポリシリコン層５
１を浮遊ゲートとなるようにホトエッチング工程によっ
て加工する。次に、熱酸化やＣＶＤ法などにより基板表
面に１０ｎｍ程度の酸化膜を形成させた後、ホトレジス
トをパターニングしてソース側のｐ型シリコン基板１に
１Ｅ１４／ｃｍ²のＢＦ₂を打ち込む。さらに、熱拡散を
行いｐ型不純物層６２を形成した後、全面にソース側の
ｎ型不純物層６５となる５Ｅ１４／ｃｍ²の砒素を打ち
込む。As shown in FIG. 16, an element isolation region 30 is formed on a semiconductor substrate, and a 7 nm tunnel oxide film 61 is formed on the surface. At this time, in the select transistor region, the oxide film thickness becomes 20 nm as in the first embodiment. Further, a 150 nm polysilicon layer 51 serving as a first floating gate and an oxide film 80 and a nitride film 63 for protecting the floating gate are sequentially deposited thereon. Note that the thickness of the oxide film 80 may be any value as long as the removal of the floating gate can be prevented when the nitride film 82 on the side wall of the floating gate is removed after the oxide film 67 is formed on the surface of the impurity layer described later. And Further, the thickness of the nitride film 63 is 120 nm here, as long as the progress of oxidation to the floating gate can be prevented when oxidizing the surface of the impurity layer described later. Next, the nitride film 63, the oxide film 80 and the polysilicon layer 5 are formed.
1 is processed by a photoetching process so as to be a floating gate. Next, after forming an oxide film of about 10 nm on the substrate surface by thermal oxidation or CVD, the photoresist is patterned and BF ₂ of 1E14 / cm ² is implanted into the p-type silicon substrate 1 on the source side. Further, after p-type impurity layer 62 is formed by thermal diffusion, arsenic of 5E14 / cm ² serving as n-type impurity layer 65 on the source side is implanted into the entire surface.

【００６３】その後、図１７に示すように上記メモリ不
純物層を形成した後全面に１０ｎｍ程度の酸化膜８１と
１５０ｎｍの窒化膜８２を被着させ、窒化膜および酸化
膜の異方性ドライエッチングを順次行ない浮遊ゲート側
面に窒化膜のサイドウォールを形成する。その後、上記
サイドウォール膜をマスクとしてソース／ドレイン両側
の基板上に５Ｅ１５／ｃｍ²の砒素を打ち込む。続いて
熱拡散を行ない配線抵抗の低抵抗化を目的とした高濃度
ｎ型不純物層６６を形成する。Thereafter, as shown in FIG. 17, after forming the memory impurity layer, an oxide film 81 of about 10 nm and a nitride film 82 of about 150 nm are deposited on the entire surface, and anisotropic dry etching of the nitride film and the oxide film is performed. The sidewalls of the nitride film are sequentially formed on the side surfaces of the floating gate. Thereafter, 5E15 / cm ² arsenic is implanted on the substrate on both sides of the source / drain using the sidewall film as a mask. Subsequently, a high-concentration n-type impurity layer 66 is formed by performing thermal diffusion to reduce the wiring resistance.

【００６４】その後２００ｎｍ程度の熱酸化膜６７を不
純物層表面に形成する。第１の実施例では、熱酸化膜６
７形成前にソース／ドレイン不純物層に濃度差が生じて
いたため、不純物層上を酸化すると濃度によりドレイン
側の方が厚くなっていた。この酸化膜６７の膜厚はゲー
ト酸化膜６１へのバーズビーク量に影響するため、ドレ
イン側で酸化膜６７の膜厚を最適化すると、ソース側の
酸化膜６７の膜厚が薄くなることから不純物層と上部の
ゲート配線の絶縁性および寄生容量の点から形成範囲が
限定されてしまう。このため、本第２の実施例では熱酸
化膜６７形成前には不純物層濃度をほぼ等しくしてい
る。Thereafter, a thermal oxide film 67 of about 200 nm is formed on the surface of the impurity layer. In the first embodiment, the thermal oxide film 6
Since the source / drain impurity layer had a concentration difference before the formation of the impurity layer 7, when the impurity layer was oxidized, the drain side became thicker depending on the concentration. Since the thickness of the oxide film 67 affects the amount of bird's beak to the gate oxide film 61, optimizing the thickness of the oxide film 67 on the drain side reduces the thickness of the oxide film 67 on the source side. The formation range is limited in terms of the insulating properties of the layer and the upper gate wiring and the parasitic capacitance. For this reason, in the second embodiment, the impurity layer concentrations are made substantially equal before the thermal oxide film 67 is formed.

【００６５】続いて図１８に示すように浮遊ゲート上お
よび側面にある窒化膜６３、８２を除去する。窒化膜除
去は先に形成した不純物層上の酸化膜の削れ量を最小す
るため選択比の十分ある等方性のエッチング法、たとえ
ば沸騰させたリン酸液などによって行う必要がある。そ
の後ホトレジスト９０をパターニングしてドレイン側の
みに５Ｅ１５／ｃｍ²以上の砒素を打ち込みドレイン側
高濃度ｎ型不純物層６４を形成する。Subsequently, as shown in FIG. 18, the nitride films 63 and 82 on and above the floating gate are removed. The nitride film must be removed by an isotropic etching method having a sufficient selectivity, for example, a boiling phosphoric acid solution in order to minimize the amount of the oxide film on the impurity layer formed earlier. After that, the photoresist 90 is patterned, and arsenic of 5E15 / cm ² or more is implanted only into the drain side to form a high concentration n-type impurity layer 64 on the drain side.

【００６６】次に、図１９に示すように２００ｎｍのＣ
ＶＤ酸化膜を全面に形成した後、酸化膜の異方性のドラ
イエッチングを行ない浮遊ゲート５１側面に酸化膜のサ
イドウォール８３を形成する。酸化膜８３の膜厚は、浮
遊ゲート側面の不純物層領域を保護するため前記窒化膜
８２よりも厚くする必要がある。Next, as shown in FIG.
After forming the VD oxide film on the entire surface, anisotropic dry etching of the oxide film is performed to form a sidewall 83 of the oxide film on the side surface of the floating gate 51. The oxide film 83 needs to be thicker than the nitride film 82 in order to protect the impurity layer region on the side surface of the floating gate.

【００６７】以降、実施例１と同様に第２の浮遊ゲート
５２、層間絶縁膜６９、後制御ゲート３２、層間絶縁膜
７０、コンタクト穴、メタル配線７６を順次形成し図２
０に示す不揮発性半導体記憶装置が完成する。Thereafter, similarly to the first embodiment, the second floating gate 52, the interlayer insulating film 69, the post-control gate 32, the interlayer insulating film 70, the contact hole, and the metal wiring 76 are sequentially formed.
0 is completed.

【００６８】以上に示したように、本実施例では、第１
の実施例に比べソース／ドレイン不純物層上の熱酸化膜
６７が同じ膜厚であるため、バーズビークの食い込みお
よび不純物層と上部のゲート配線との寄生容量に差が生
じない。このため熱酸化膜６７の最適化が容易であり、
また自由にソース／ドレイン不純物層濃度を決められる
利点がある。また、本実施例では浮遊ゲート側面に窒化
膜はないため、メモリの書換えやディスターブ耐性など
の信頼性の面で有効である。As described above, in the present embodiment, the first
Since the thermal oxide film 67 on the source / drain impurity layers has the same film thickness as compared with the embodiment, no bird's beak is penetrated, and no difference occurs in the parasitic capacitance between the impurity layer and the upper gate wiring. Therefore, optimization of the thermal oxide film 67 is easy,
Also, there is an advantage that the source / drain impurity layer concentration can be freely determined. Further, in this embodiment, since there is no nitride film on the side surface of the floating gate, it is effective in terms of reliability such as memory rewriting and disturbance resistance.

【００６９】[0069]

【発明の効果】本発明によれば、ソースあるいはドレイ
ン不純物層配線と交差するように浮遊ゲートあるいは制
御ゲートがある構造の電気的に書換え可能な不揮発性半
導体記憶装置において、浮遊ゲートを形成した以降、酸
化工程による浮遊ゲート下部のトンネル酸化膜へのバー
ズビークの食い込みの影響を防止できる。According to the present invention, in an electrically rewritable nonvolatile semiconductor memory device having a structure in which a floating gate or a control gate is provided so as to intersect with a source or drain impurity layer wiring, after forming the floating gate, In addition, the effect of bird's beak digging into the tunnel oxide film below the floating gate due to the oxidation process can be prevented.

【００７０】トンネル現象やホットキャリア現象を用い
た書込み、消去動作では、ゲート酸化膜厚が特性に大き
く影響し、厚くなるほど動作に時間を要する。しかし、
本発明では、ゲート酸化膜厚が厚くならないので、高速
書込み、消去の両動作を上記プロセスの制約を受けるこ
となく実現できる。In the writing and erasing operations using the tunnel phenomenon and the hot carrier phenomenon, the thickness of the gate oxide film greatly affects the characteristics, and the operation becomes longer as the gate oxide film becomes thicker. But,
In the present invention, since the gate oxide film thickness does not increase, both high-speed writing and erasing operations can be realized without being restricted by the above process.

【００７１】本発明により製作された大規模不揮発性半
導体記憶装置により、小型携帯用ファイルカードが実現
できるとともに、多量の画像データを処理する電子スチ
ルカメラ用のデータ保存用ファイルシステムを構築で
き、さらに、高品質音楽観賞用カード型の携帯型録音再
生器の製作が可能になる。With the large-scale nonvolatile semiconductor memory device manufactured according to the present invention, a small portable file card can be realized, and a data storage file system for an electronic still camera for processing a large amount of image data can be constructed. Thus, it is possible to manufacture a high-quality music-viewing card-type portable recording and reproducing device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の不揮発性半導体装置に用いられるメモ
リセルの断面構造を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a sectional structure of a memory cell used in a nonvolatile semiconductor device of the present invention.

【図２】本発明の第１の実施例における不揮発性半導体
記憶装置の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.

【図３】ＦＡＣＥおよびＰＢ−ＦＡＣＥ型フラッシュメ
モリメモリセルの平面図である。FIG. 3 is a plan view of a FACE and PB-FACE type flash memory cell;

【図４】図３平面図のＡ−Ａ’のＦＡＣＥ型メモリセル
形状を示す断面構造図である。FIG. 4 is a cross-sectional structural view showing a shape of a FACE type memory cell along AA ′ in the plan view of FIG. 3;

【図５】図３平面図のＡ−Ａ’のＦＡＣＥ型メモリセル
形状を示す断面構造図である。FIG. 5 is a cross-sectional structural view showing a FACE type memory cell shape along AA ′ in the plan view of FIG. 3;

【図６】図３平面図のＢ−Ｂ’のＦＡＣＥ型，ＰＢ−Ｆ
ＡＣＥ型および本発明のメモリセル形状を示す断面構造
図である。6 is a FACE type, PB-F of BB ′ in the plan view of FIG.
FIG. 2 is a sectional structural view showing an ACE type and a memory cell shape of the present invention.

【図７】図３平面図のＡ−Ａ’のＰＢ−ＦＡＣＥ型メモ
リセル形状を示す断面構造図である。7 is a cross-sectional structure diagram showing a PB-FACE type memory cell shape along AA ′ in the plan view of FIG. 3;

【図８】図３平面図のＡ−Ａ’のＰＢ−ＦＡＣＥ型メモ
リセルの形成工程中の１形状を示す断面構造図である。FIG. 8 is a cross-sectional structural view showing one shape during a process of forming a PB-FACE type memory cell along AA ′ in the plan view of FIG. 3;

【図９】図２平面図のＡ−Ａ’の本発明のメモリセルの
形成工程中の１形状を示す断面構造図である。9 is a cross-sectional structural view showing one shape of a memory cell of the present invention along a line AA 'in the plan view of FIG.

【図１０】本発明の第１の実施例における図２平面図の
Ａ−Ａ’のメモリセル形状を示す断面構造図である。FIG. 10 is a sectional structural view showing a memory cell shape along AA ′ in the plan view of FIG. 2 in the first embodiment of the present invention.

【図１１】本発明の第１の実施例における図２平面図の
Ａ−Ａ’のメモリセル形状を示す断面構造図である。FIG. 11 is a sectional structural view showing a memory cell shape along AA ′ in the plan view of FIG. 2 in the first embodiment of the present invention.

【図１２】本発明の第１の実施例における図２平面図の
Ａ−Ａ’のメモリセル形状を示す断面構造図である。FIG. 12 is a sectional structural view showing a memory cell shape along AA ′ in the plan view of FIG. 2 in the first embodiment of the present invention.

【図１３】本発明の第１の実施例における図２平面図の
Ａ−Ａ’のメモリセル形状を示す断面構造図である。FIG. 13 is a sectional structural view showing a memory cell shape along AA ′ in the plan view of FIG. 2 in the first embodiment of the present invention.

【図１４】本発明の第２の実施例における図２平面図の
Ｂ−Ｂ’のメモリセル形状を示す断面構造図である。FIG. 14 is a sectional structural view showing the shape of the memory cell taken along the line BB ′ in the plan view of FIG. 2 in the second embodiment of the present invention.

【図１５】本発明の第１の実施例におけるメモリセルの
構成を表す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of a memory cell according to the first embodiment of the present invention.

【図１６】本発明の第２の実施例における図２平面図の
Ａ−Ａ’のメモリセル形状を示す断面構造図である。FIG. 16 is a sectional structural view showing a memory cell shape along AA ′ in the plan view of FIG. 2 according to the second embodiment of the present invention.

【図１７】本発明の第２の実施例における図２平面図の
Ａ−Ａ’のメモリセル形状を示す断面構造図である。FIG. 17 is a sectional structural view showing a memory cell shape along AA ′ in the plan view of FIG. 2 in the second embodiment of the present invention.

【図１８】本発明の第３の実施例における図２平面図の
Ａ−Ａ’のメモリセル形状を示す断面構造図である。FIG. 18 is a sectional structural view showing a memory cell shape along AA ′ in the plan view of FIG. 2 in a third embodiment of the present invention.

【図１９】本発明の第３の実施例における図２平面図の
Ａ−Ａ’のメモリセル形状を示す断面構造図である。FIG. 19 is a sectional structural view showing a memory cell shape along AA ′ in the plan view of FIG. 2 according to the third embodiment of the present invention.

【図２０】本発明の第３の実施例における図２平面図の
Ａ−Ａ’のメモリセル形状を示す断面構造図である。FIG. 20 is a sectional structural view showing a memory cell shape along AA ′ in the plan view of FIG. 2 in a third embodiment of the present invention.

【図２１】本発明と従来プロセスにおけるゲート下部へ
のバーズビーク量を比較したものである。FIG. 21 compares the bird's beak amount to the lower part of the gate in the present invention and the conventional process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１...ｐ型半導体基板、２、６１...ゲート絶縁膜、３、
３１...浮遊ゲート電極、４，６９...層間絶縁膜、５、
３２...制御ゲート、６、２２、４６、６５...ソース側
ｎ型不純物層領域、７、２３、４５、６４...ドレイン
ｎ型不純物層領域、８、６６...ｎ型不純物領域、９...
絶縁膜領域、１０、４７、６７...酸化膜領域、１１、
６２...ソース側ｐ型不純物領域、１２、２５、５５...
エッジトンネル放出方式、１３...全面トンネル注入方
式、２１、５４...ドレイン側におけるホットキャリア
注入方式、２４、４８...ドレイン側ｐ型不純物領域、
３０...ＬＯＣＯＳ領域、３３、４１、４２...コンタク
トホール、３４、４３、４４、７６...メタルのデータ
線、３５、４６...ソース側不純物層配線、３６、５
９...選択トランジスタ、４０、７２...ｐ型不純物層素
子分離領域、４４...メタルのソース線、５７...酸化膜
後退領域、４９...酸化膜、５０、６３...窒化膜、５
１...第１の浮遊ゲート電極、５２...第２の浮遊ゲート
電極、５８...バーズビーク領域、５３...窒化膜、７５
酸化膜、７４窒化膜、７０絶縁膜領域、７１、８０、８
１酸化膜、８２窒化膜、９０レジスト、８３酸化膜 １１１...並列メモリセルグループ、１１２...コンタク
トホール、１１３...ドレイン不純物層配線、１１４...
ソース不純物層配線、１１５、１１６、１１９、１２
０...選択トランジスタ、１１７...共通ソース線、１１
８...メタルのデータ線。1 ... p-type semiconductor substrate, 2, 61 ... gate insulating film, 3,
31 ... Floating gate electrode, 4,69 ... Interlayer insulating film, 5,
32 ... control gate, 6, 22, 46, 65 ... source-side n-type impurity layer region, 7, 23, 45, 64 ... drain n-type impurity layer region, 8, 66 ... n-type Impurity region, 9 ...
Insulating film region, 10, 47, 67 ... oxide film region, 11,
62 ... source side p-type impurity region, 12, 25, 55 ...
Edge tunnel emission method, 13 ... Overall tunnel injection method, 21, 54 ... Hot carrier injection method on the drain side, 24, 48 ... Drain side p-type impurity region,
30 ... LOCOS region, 33, 41, 42 ... contact hole, 34, 43, 44, 76 ... metal data line, 35, 46 ... source side impurity layer wiring, 36, 5
9 ... selection transistor, 40, 72 ... p-type impurity element isolation region, 44 ... metal source line, 57 ... oxide film recessed region, 49 ... oxide film, 50, 63. .. Nitride film, 5
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st floating gate electrode, 52 ... 2nd floating gate electrode, 58 ... Bird's beak area, 53 ... Nitride film, 75
Oxide film, 74 nitride film, 70 insulating film region, 71, 80, 8
1 oxide film, 82 nitride film, 90 resist, 83 oxide film 111 ... parallel memory cell group, 112 ... contact hole, 113 ... drain impurity layer wiring, 114 ...
Source impurity layer wiring, 115, 116, 119, 12
0 ... selection transistor, 117 ... common source line, 11
8 ... Metal data line.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 敏夫 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 久米 均 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/8247 H01L 29/788 H01L 27/10 H01L 27/115 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Toshio Sasaki 1-280 Higashi-Koikekubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Central Research Laboratory of Hitachi, Ltd. (72) Inventor Hitoshi Kume 1-280 Higashi-Koikekubo, Kokubunji-shi, Tokyo Hitachi, Ltd. Central Research Laboratory (58) Fields surveyed (Int.Cl. ⁷ , DB name) H01L 21/8247 H01L 29/788 H01L 27/10 H01L 27/115

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】半導体基板の主表面の第１の領域に浮遊ゲ
ート電極と、制御ゲート電極と、ソース、ドレイン領域
を備えた不揮発性半導体記憶装置の製造方法において、
上記第１の領域にゲート絶縁膜を形成し、該ゲート絶縁
膜上に第１の導電体層を形成し、該第１の導電体層上に
耐酸化性の第１の絶縁膜を被着し、該第１の導電体層と
該第１の絶縁膜をパターニングして浮遊ゲート電極を形
成する第１の工程と、その後、上記第１の領域中に不純
物を導入することにより上記ソース、ドレイン領域を形
成する第２の工程と、その後、上記浮遊ゲート電極の側
壁に側壁絶縁膜を形成する第３の工程と、その後、上記
第１の領域に酸化による絶縁膜を形成する第４の工程
と、その後、上記浮遊ゲート電極上の上記第１の絶縁膜
を除去し、上記浮遊ゲート電極上に層間絶縁膜と制御ゲ
ート電極を形成する第５の工程とを具備することを特徴
とする不揮発性半導体記憶装置の製造方法。1. A method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device having a floating gate electrode, a control gate electrode, and a source / drain region in a first region on a main surface of a semiconductor substrate,
Forming a gate insulating film in the first region, forming a first conductor layer on the gate insulating film, and depositing an oxidation-resistant first insulating film on the first conductor layer; A first step of patterning the first conductor layer and the first insulating film to form a floating gate electrode; and thereafter, introducing an impurity into the first region to form the source and the source. A second step of forming a drain region, a third step of forming a sidewall insulating film on the side wall of the floating gate electrode, and a fourth step of forming an insulating film by oxidation in the first region. And a fifth step of removing the first insulating film on the floating gate electrode and forming an interlayer insulating film and a control gate electrode on the floating gate electrode thereafter. A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device. 【請求項２】半導体基板の主表面の第１の領域に浮遊ゲ
ート電極と、制御ゲート電極と、ソース、ドレイン領域
を備えた不揮発性半導体記憶装置の製造方法において、
上記第１の領域にゲート絶縁膜を形成し、該ゲート絶縁
膜上に第１の導電体層を形成し、該第１の導電体層上に
耐酸化性の第１の絶縁膜を被着し、該第１の導電体層と
該第１の絶縁膜をパターニングして浮遊ゲート電極を形
成する第１の工程と、その後、該浮遊ゲート電極をマス
クとして上記第１の領域中に不純物を導入することによ
り上記ソース、ドレイン領域を形成する第２の工程と、
その後、上記浮遊ゲート電極の側壁に側壁絶縁膜を形成
する第３の工程と、その後、上記第１の領域に酸化によ
る絶縁膜を形成する第４の工程と、その後、上記浮遊ゲ
ート電極上の上記第１の絶縁膜を除去し、上記浮遊ゲー
ト電極上に該浮遊ゲート電極と電気的に接続された第２
の導電体層と、該第２の導電体層上の層間絶縁膜と制御
ゲート電極を形成する第５の工程とを具備することを特
徴とする不揮発性半導体記憶装置の製造方法。2. A method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device comprising a floating gate electrode, a control gate electrode, and a source / drain region in a first region on a main surface of a semiconductor substrate.
Forming a gate insulating film in the first region, forming a first conductor layer on the gate insulating film, and depositing an oxidation-resistant first insulating film on the first conductor layer; A first step of patterning the first conductor layer and the first insulating film to form a floating gate electrode, and thereafter, using the floating gate electrode as a mask, implanting impurities into the first region. A second step of forming the source and drain regions by introducing
Thereafter, a third step of forming a side wall insulating film on the side wall of the floating gate electrode, a fourth step of forming an insulating film by oxidation in the first region, and thereafter, The first insulating film is removed, and a second electrode electrically connected to the floating gate electrode is formed on the floating gate electrode.
And a fifth step of forming a control gate electrode and an interlayer insulating film on the second conductor layer. 【請求項３】半導体基板の主表面の第１の領域に浮遊ゲ
ート電極と、制御ゲート電極と、ソース、ドレイン領域
を備えた不揮発性半導体記憶装置の製造方法において、
上記第１の領域にトンネル酸化膜を形成し、該トンネル
酸化膜上に第１の導電体層を形成し、該第１の導電体層
上に耐酸化性の第１の絶縁膜を被着し、該第１の導電体
層と該第１の絶縁膜をパターニングして浮遊ゲート電極
を形成する第１の工程と、その後、上記第１の領域中に
不純物を導入することにより上記ソース領域を形成する
第２の工程と、その後、上記浮遊ゲート電極の側壁に側
壁絶縁膜を形成する第３の工程と、その後、上記第１の
領域中に不純物を導入することにより上記ドレイン領域
を形成する第４の工程と、その後、上記第１の領域に酸
化による絶縁膜を形成する第５の工程と、その後、上記
浮遊ゲート電極上の上記第１の絶縁膜を除去する第６の
工程と、その後、上記浮遊ゲート電極上に層間絶縁膜と
制御ゲート電極を形成する第７の工程とを具備すること
を特徴とする不揮発性半導体記憶装置の製造方法。3. A method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device comprising a floating gate electrode, a control gate electrode, and a source / drain region in a first region on a main surface of a semiconductor substrate.
Forming a tunnel oxide film in the first region, forming a first conductor layer on the tunnel oxide film, and depositing an oxidation-resistant first insulating film on the first conductor layer; A first step of patterning the first conductor layer and the first insulating film to form a floating gate electrode, and then introducing an impurity into the first region to form the source region. A second step of forming a sidewall insulating film on the side wall of the floating gate electrode, and then forming the drain region by introducing an impurity into the first region. A fourth step of forming an insulating film by oxidation in the first region, and then a sixth step of removing the first insulating film on the floating gate electrode. Then, an interlayer insulating film and a control gate electrode are formed on the floating gate electrode. Method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device characterized by comprising a seventh step of forming. 【請求項４】請求項３に記載の不揮発性半導体記憶装置
の製造方法において、前記第６の工程と前記第７の工程
との間に、前記第１の導電体層とともに浮遊ゲート電極
を構成する前記第１の導電体層と電気的に接続された第
２の導電体層を形成する工程を有す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。4. A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 3, wherein a floating gate electrode is formed together with said first conductor layer between said sixth step and said seventh step. Forming a second conductor layer electrically connected to the first conductor layer to be formed. 【請求項５】請求項１乃至請求項４の何れかに記載の不
揮発性半導体記憶装置の製造方法において、上記側壁絶
縁膜は、上記第１の領域上に第２の絶縁膜を堆積し、該
第２の絶縁膜に異方性エッチングを施すことにより形成
され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。5. The method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein said sidewall insulating film is formed by depositing a second insulating film on said first region. A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, wherein the method is performed by performing anisotropic etching on the second insulating film. 【請求項６】請求項１乃至請求項５の何れかに記載の不
揮発性半導体記憶装置において、第１の絶縁膜として窒
化膜を用いたことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置
の製造方法。6. The method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein a nitride film is used as the first insulating film. 【請求項７】請求項１乃至請求項６の何れかに記載の不
揮発性半導体記憶装置の製造方法において、上記側壁絶
縁膜は少なくとも一部にシリコン窒化膜を用いたことを
特徴とする不揮発性半導体記憶装置の製造方法。7. The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein said sidewall insulating film is at least partially formed of a silicon nitride film. A method for manufacturing a semiconductor storage device. 【請求項８】請求項１乃至請求項６の何れかに記載の不
揮発性半導体記憶装置の製造方法において、上記側壁絶
縁膜はシリコン窒化膜とシリコン酸化膜とにより形成す
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。8. The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein said sidewall insulating film is formed of a silicon nitride film and a silicon oxide film. Of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device.