JP3426039B2 - 不揮発性半導体記憶装置の製造方法 - Google Patents

不揮発性半導体記憶装置の製造方法

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JP3426039B2
JP3426039B2 JP24142194A JP24142194A JP3426039B2 JP 3426039 B2 JP3426039 B2 JP 3426039B2 JP 24142194 A JP24142194 A JP 24142194A JP 24142194 A JP24142194 A JP 24142194A JP 3426039 B2 JP3426039 B2 JP 3426039B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、同一基板内に形成さ
れた、フローティングゲートを持つMOSトランジスタ
とフローティングゲートを持たないMOSトランジスタ
とを備える不揮発性半導体記憶装置の製造方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】フラッシュメモリ等のフローティングゲ
ートを持ったMOSトランジスタを用いるメモリでは、
セルに用いられているフローティングゲートを有するM
OSトランジスタ(以下セルという。)、NチャネルM
OSトランジスタ及びPチャネルMOSトランジスタと
各々別々な特性を要求されるトランジスタが存在する。
【0003】以下では、不揮発性半導体記憶装置の一例
としてセル構造がDINOR方式のものについて説明す
る。DINOR方式の詳細については、例えば、信学技
報Vol.93 No.74 P15-20,小野田他に記載されている。
DINOR方式ではプログラムと消去の両方の動作とも
にファフラー・ノルドハイムトンネル電流を用いる。
【0004】次に、従来のフラッシュメモリの製造プロ
セスについて説明する。図13乃至図20は従来のフラ
ッシュメモリの製造の各プロセスを経たメモリを模式的
に示した断面図である。図13は、トランジスタが作り
込まれるPウエル,Nウエルの形成後の半導体基板の断
面図である。図において、1は半導体基板、2は半導体
基板1内に形成されたPウエル、3は半導体基板1内に
形成されたNウエルである。また、Ar1で示した領域
がセルの形成領域、Ar2で示した領域がNチャネルM
OSトランジスタの形成領域、Ar3で示した領域がP
チャネルMOSトランジスタの形成領域である。
【0005】セル及びNチャネルMOSトランジスタ形
成領域Ar1,Ar2にPウエルを、PチャネルMOS
トランジスタ形成領域Ar3にNウエルを形成するため
各々マスクをかける。そして、領域Ar1,Ar2には
ボロン、領域Ar3にはリン・ボロンを注入し、その後
の熱処理を施してPウエル2及びNウエル3を形成す
る。領域Ar3へ注入されるボロンはゲート材にn-ポ
リシリコンを用いた場合、仕事関数によりしきい値電圧
thが高くなるため、ボロンの埋め込み層を表面に形成
して、しきい値電圧Vthを適当に低くする。また、図で
は省略しているが必要であればセルとNチャネルMOS
トランジスタが形成されるPウエルAr1,Ar2の不
純物濃度を変えるようにマスクをかけて注入を行う注入
工程を別に設ける場合もある。
【0006】さらにNチャネルMOSトランジスタ及び
PチャネルMOSトランジスタとも高耐圧用などとして
複数のトランジスタを設ける場合もあり、この場合もそ
れぞれのトランジスタに対して適当なチャネル濃度とな
るようにマスクをかけ注入工程を設ける。
【0007】次に、図14は、トンネル酸化膜とフロー
ティングゲートの形成後の状態を示す半導体基板の断面
図である。図14において、4はセルのフローティング
ゲートを形成するためのトンネル酸化膜、5はセルが形
成される領域Ar1のトンネル酸化膜4の上に形成され
たフローティングゲートである。
【0008】基板全面にセルで所望のトンネル酸化膜4
を形成した後、セルのフローティングゲートとなるポリ
シリコンを全面に形成し、それをパターニングする。
【0009】図15は、一つのMOSトランジスタの電
極配置を示す平面図である。図15において、10はゲ
ート電極、11はゲート電極10との電気的接続を行う
ためのゲートコンタクト、12及び13はソース及びド
レイン領域、14はソース及びドレイン領域12,13
との電気的接続を行うためのソース・ドレインコンタク
トである。
【0010】フローティングゲートのパターニングの
際、セルではD1方向のみパターニングし、D2方向
(セルのソース・ドレイン上)はポリシリコンが残るよ
うにパターニングする。セルのD2方向は後工程でパタ
ーニングする。また、Nチャネル及びPチャネルMOS
トランジスタの周辺トランジスタ上はトンネル酸化膜4
をストッパーとしてポリシリコンを除去する。
【0011】図16は、図15のI−Iの部分で切断し
たときの断面図である。図16において、10はゲート
電極、15は他の素子との分離を行うフィールド酸化
膜、16はゲート電極10の下に形成されたゲート絶縁
膜である。例えば、図14には図示していないが、図1
4に示した領域Ar1と領域Ar2と領域Ar3との間
には、それぞれの領域に形成される素子を分離するため
にフィールド絶縁膜15が形成されている。
【0012】次に、図17はフローティングゲートとコ
ントロールゲートとの間の絶縁を行うONO膜形成後の
状態を示す半導体基板の断面図である。全面に蒸着ある
いは熱酸化によりシリコン酸化膜を形成し、フローティ
ングゲート5の上に形成された酸化膜を除いて他の部分
の酸化膜を除去する。その際、図14に示した領域Ar
2,Ar3のトンネル酸化膜4も同時に除去される。さ
らに、シリコン窒化膜を全面に形成し、フローティング
ゲート5上のシリコン窒化膜が残るようにパターニング
を行う。さらに、フローティングゲート5のシリコン窒
化膜上にシリコン酸化膜の形成を行う。このようにして
形成されたONO膜6によって、セルでのフローティン
グゲート5とコントロールゲートのポリシリコン間の絶
縁を行う。
【0013】次に、図18はセルのコントロールゲート
とPチャネルMOSトランジスタ及びNチャネルMOS
トランジスタのゲートの形成後の状態を示す半導体基板
の断面図である。図18において、7はNチャネルMO
Sトランジスタ及びPチャネルMOSトランジスタの形
成領域Ar2,Ar3のPウエル2及びNウエル3上に
形成されたゲート酸化膜、8はONO膜6の上に形成さ
れたコントロールゲート、9はゲート酸化膜7上に形成
されたゲートである。
【0014】ゲート酸化膜7を形成するために、周辺ト
ランジスタに所望のゲート酸化を行った後、全面にポリ
シリコンを形成してパターニングする。このパターニン
グによって、コントロールゲート8とNチャネルMOS
トランジスタ及びPチャネルMOSトランジスタのゲー
ト9とが形成される。ここで、コントロールゲート8と
NチャネルMOSトランジスタ及びPチャネルMOSト
ランジスタのゲート9の材料としてはポリシリコンだけ
でなく、タングステンをポリシリコンの上に蒸着し、シ
リサイド化してもよい。ポリシリコンを蒸着した後、周
辺トランジスタではゲート酸化膜9を、セルではONO
膜6をストッパーとしてポリシリコンをパターニングす
る。このときフローティングゲート5の場合のパターニ
ングと異なり、セルのコントロールゲート8はD2方向
もパターニングする。
【0015】図19はフローティングゲートのD2方向
のパターニングが終了した後の半導体基板の断面図であ
る。セルにおいて、前工程でパターニングされたコント
ロールゲート8をマスクとしてONO膜6及びフローテ
ィングゲート5をパターニングする。この際、図示して
いないが周辺トランジスタが形成される領域Ar2,A
r3はレジストで覆ってセル部分(領域Ar1)のみ開
孔してプロセスを行う。
【0016】まず、フローティングゲート5をストッパ
ーとしてONO膜6をパターニングし、次にトンネル酸
化膜4をストッパーとしてフローティングゲート5をパ
ターニングする。
【0017】図20は、セルのソース・ドレイン形成後
の状態を示す半導体基板の断面図である。図20におい
て、20は領域Ar1以外の半導体基板の全面に形成さ
れたレジスト、21はPウエル2に形成されたセルのソ
ース・ドレインである。セルが形成される領域Ar1の
みレジストで開孔し、所望のソース・ドレイン21の形
成を行う。この例ではセルのソース・ドレイン21は同
じ注入で形成されているが、各々片方のみ開孔しソース
・ドレイン21を異なる注入で形成する場合もある。
【0018】次に、NチャネルMOSトランジスタのソ
ース及びドレインの形成について説明する。図21はN
チャネルMOSトランジスタのソース・ドレインを形成
するためのN-領域が形成された後の状態を示す半導体
基板の断面図である。図21において、22は領域Ar
2以外の半導体基板の全面に形成されたレジスト、23
はNチャネルMOSトランジスタのソース・ドレインを
構成するN-領域である。
【0019】NチャネルMOSトランジスタが形成され
る領域Ar2のみを開孔し、NチャネルMOSトランジ
スタのソース・ドレインにN型不純物の注入を行い、N
-領域23を形成する。一般にトランジスタでは信頼性
を確保しつつ駆動能力を稼ぐためゲートと一部オーバー
ラップするようにソース・ドレインの形成がなされるこ
とがあり、ここでのN型不純物の注入によるN-領域の
形成はこの目的によりなされる。図中では不純物が基板
面に対して垂直に注入されているが、ゲートの下にN型
不純物が注入されやすくするために所定の角度をもって
注入されることもある。
【0020】また、図22に示すように、PチャネルM
OSトランジスタのソース・ドレイン形成のためにNチ
ャネルMOSトランジスタのN-領域の形成と同様にP
チャネルMOSトランジスタが形成される領域Ar3の
みを開孔して不純物の注入を行う。図22において、2
4は領域Ar3以外の半導体基板の全面に形成されたレ
ジスト、25はNウエル3内に形成されたP-領域であ
る。
【0021】図23は、サイドウォール形成後のNチャ
ネルMOSトランジスタのソース・ドレイン形成の様子
を示す半導体基板の断面図である。図23において、2
7は領域Ar2以外の半導体基板1の全面に形成された
レジスト、26はトランジスタのゲートのサイドに形成
されたサイドウォールである。ゲート酸化膜7のパター
ニングを行った後、トランジスタに適当なソース・ドレ
イン注入を行うためサイドウォール26を形成する。そ
の後、NチャネルMOSトランジスタが形成される領域
Ar2のみを開孔してN型不純物の注入を行い、N+
域28の形成を行う。また、図示していないがPチャネ
ルMOSトランジスタにもNチャネルMOSトランジス
タと同様に領域Ar3のみを開孔してP型不純物の注入
を行い、P+領域の形成を行う。また、サイドウォール
26形成後、セルにおいても周辺NチャネルMOSトラ
ンジスタと同じN+領域の形成が行われる場合もある。
【0022】なお、PチャネルMOSトランジスタで
は、レジストをかけてP-領域の形成を行うために注入
を行うのではなく、サイドウォール26を形成した後
に、サイドウォール26を突き抜けるようなエネルギー
をもった注入をP+領域形成のための注入時に追加して
行う場合もある。
【0023】以上で示した従来のフラッシュメモリにお
ける製造プロセスでは、周辺トランジスタでのソース・
ドレイン形成としてNチャネルMOSトランジスタとP
チャネルMOSトランジスタとを合わせて4回(P-
域の形成をサイドウォール越しにおこなう場合は3回)
も行うこととなり、セルに所望のソース・ドレイン形成
も合わせると他のDRAM・SRAM等の半導体メモリ
に比べ注入工程でのコスト増加が顕著であった。
【0024】
【発明が解決しようとする課題】従来の不揮発性半導体
記憶装置は以上のように構成されているので、セルへの
ソース・ドレイン注入とNチャネルMOSトランジスタ
へのソース・ドレイン注入とPチャネルMOSトランジ
スタへのソース・ドレイン注入とを異なる注入工程とし
て行わなければならず、工程が多く、また必要とするレ
チクルの枚数が多くなるという問題点があった。
【0025】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、周辺トランジスタ形成のための
工程を削減するとともに、レチクルの枚数を低減するこ
とを目的とする。
【0026】
【0027】
【0028】
【課題を解決するための手段】 第1の発明に係る不揮発
性半導体記憶装置の製造方法は、一つの基板上に形成さ
れたフローティングゲートを持つ第1のMOSトランジ
スタとフローティングゲートを持たない第1導電型の第
2のMOSトランジスタとフローティングゲートを持た
ない第2導電型の第3のMOSトランジスタとを備える
不揮発性半導体記憶装置の製造方法であって、前記基板
内の、前記第1のMOSトランジスタのソース及びドレ
インが形成されるべき領域を含む半導体領域上にフロー
ティングゲートを形成する工程と、前記フローティング
ゲートをマスクとして、前記第2のMOSトランジスタ
のソース領域及びドレイン領域を形成するために第1導
電型の不純物を注入する第1の注入工程と、前記第3の
MOSトランジスタの前記ソース領域及びドレイン領域
には、前記第1の注入工程において、前記第1導電型の
不純物が注入され、前記第1の注入工程で前記第3のM
OSトランジスタのソース及びドレイン領域に注入され
た第1導電型の不純物を補償して、前記第3のMOSト
ランジスタの前記ソース及びドレインを形成するために
第2導電型の不純物を注入する第2の注入工程とを備
え、 前記第1の注入工程において前記第3のMOSトラ
ンジスタの前記ソース及びドレイン領域に注入された前
記第1導電型の不純物と、前記第2の注入工程において
前記第3のMOSトランジスタの前記ソース及びドレイ
ン領域に注入された前記第2導電型の不純物を比較する
と、前記第1導電型の不純物は前記第2導電型の不純物
よりも前記基板内の深い領域まで広く存在し、前記第2
導電型の不純物は前記第1導電型の不純物よりもチャネ
ル方向に広く存在するように、前記第1導電型及び前記
第2導電型の不純物を注入すること特徴とする。
【0029】第の発明に係る不揮発性半導体記憶装置
の製造方法は、第の発明の不揮発性半導体記憶装置の
製造方法において、前記第2の注入工程において注入さ
れる前記第2導電型の不純物の注入エネルギーを、前記
第1の注入工程において注入される前記第1導電型の不
純物の注入エネルギーよりも注入深さが浅くなるように
するとともに、前記第2の注入工程において注入される
前記第2導電型の不純物のドーズ量を、前記第1の注入
工程において注入される前記第1導電型の不純物のドー
ズ量より多くすることを特徴とする。
【0030】第の発明に係る不揮発性半導体記憶装置
の製造方法は、第の発明の不揮発性半導体記憶装置の
製造方法において、前記第2の注入工程において注入さ
れる前記第2導電型の不純物が、前記第1の注入工程に
おいて注入される前記第1導電型の不純物よりもさらに
斜めから注入されることを特徴とする。
【0031】
【0032】
【0033】
【作用】 第1の発明における第1の注入工程では、第2
のMOSトランジスタのソース領域及びドレイン領域を
形成するために、フローティングゲートを形成する工程
で形成されたフローティングゲートをマスクとして用い
るので、第2のMOSトランジスタのソース領域及びド
レイン領域を形成するためにレジストを形成する工程を
省略することができ、第1の発明における第2の注入工
程では、第3のMOSトランジスタのソース及びドレイ
ン領域に注入された第1導電型の不純物を補償して、第
3のMOSトランジスタのソース及びドレインを形成す
るため、第2導電型の第3のMOSトランジスタが存在
する場合の不揮発性半導体記憶装置においても、第1の
注入工程で第2のMOSトランジスタのソース領域及び
ドレイン領域を形成するために第1導電型の不純物を注
入する際にレジストを形成する工程を省略することがで
き、また、第1 の発明における第2の注入工程では、第
3のMOSトランジスタのソース及びドレイン領域を構
成する第2導電型の不純物よりも深い領域に第1導電型
の不純物を存在させることができ、第3のMOSトラン
ジスタにおいてパンチスルーが起こり難くなる。
【0034】第の発明における第2の注入工程におい
て注入される第2導電型の不純物の注入エネルギーを、
第1の注入工程において注入される第1導電型の不純物
の注入エネルギーよりも注入深さが浅くなるようにする
ことで、第3のMOSトランジスタのソース及びドレイ
ン領域を構成する第2導電型の拡散領域よりも深い領域
に第1導電型の不純物を存在させることができる。そし
て、第2の注入工程において注入される第2導電型の不
純物のドーズ量を、第1の注入工程において注入される
第1導電型の不純物のドーズ量より多くすることで、容
易に、第3のMOSトランジスタのソース及びドレイン
領域に注入された第1導電型の不純物を補償することが
できる。
【0035】第の発明における第2の注入工程におい
て注入される第2導電型の不純物を第1導電型の不純物
よりも斜めから注入することによって、容易に、第3の
MOSトランジスタのソース及びドレイン領域を構成す
る第2導電型の不純物は、第3のMOSトランジスタの
ソース及びドレイン領域に注入された第1導電型の不純
物はよりもチャネル方向に広く存在するようにできる。
【0036】
【実施例】
実施例1.以下、この発明の第1実施例について図1乃
至図3を用いて説明する。図1は、図18に示したセル
のコントロールゲートとPチャネルMOSトランジスタ
及びNチャネルMOSトランジスタのゲートの形成後に
行う工程を示す半導体基板の断面図である。図におい
て、6は表面側のシリコン酸化膜が除去されたONO
膜、30はNチャネルMOSトランジスタのソース・ド
レインを構成するN-領域、31はPチャネルMOSト
ランジスタのソース・ドレインを構成するP-領域が形
成されるべき領域にできたN-領域である。
【0037】セルのコントロールゲート8及びゲート9
をパターニングした後、基板全面にN型不純物を注入し
てN-領域の形成を行う。このとき、NチャネルMOS
トランジスタ及びPチャネルMOSトランジスタのゲー
ト9をマスクとしてN-領域が形成される。図1には図
示されていないが、領域Ar1,Ar2,Ar3の間に
は、17に示したフィールド絶縁膜15と同様の膜が形
成されているので、N型不純物は活性領域にのみ注入さ
れる。
【0038】図2は、セルのフローティングゲートのパ
ターニング後の状態を示す半導体基板の断面図である。
図2において、6はコントロールゲート8をマスクとし
てエッチングされた後のONO膜、5はエッチングされ
たONO膜6をマスクとしてエッチングされたフローテ
ィングゲートである。この工程は、図19に示した従来
のパターニング工程と同様に行うことができる。
【0039】従来レジストを形成して行っていたN-
域を形成するための注入工程は、上記のフローティング
ゲートをマスクとして用いるN-領域を形成するための
注入工程で代替されているので省略できる。そのため、
製造工程が削減できるばかりでなく、レジストの形成に
必要であったレチクルを省略することができる。
【0040】図3は、PチャネルMOSトランジスタの
ソース・ドレインを構成しているP+領域の様子を示す
半導体基板の断面図である。図において、32はセルの
ソース・ドレインを構成しているN-領域、33はレジ
ストである。図2に示した状態から、領域Ar2,Ar
3をマスクして領域Ar1にのみにN型不純物の注入を
行い、N-領域32が形成される。次に、図3に示すよ
うに、領域Ar3以外の領域をマスクしてP型の不純物
を注入することによって、P-領域34が形成される。
【0041】PチャネルMOSトランジスタP-領域3
4形成時に従来に比べ、上記のN-領域31を形成した
N型不純物の注入を補償できるように注入エネルギー・
注入量をもったP型不純物の注入を追加する。
【0042】図4は、サイドウォールを形成した後、N
チャネルMOSトランジスタのN+領域及びPチャネル
MOSトランジスタのP+領域を形成する工程を示す半
導体基板の断面図である。また、図5は図4のソース・
ドレインの一部を拡大した断面図である。
【0043】図において、26はセルのコントロールゲ
ート8及びフローティングゲート5の側壁またはNチャ
ネルMOSトランジスタ及びPチャネルMOSトランジ
スタのゲート9の側壁を覆うサイドウォール、38はサ
イドウォール26をマスクとして注入されたN+領域、
39はサイドウォール26をマスクとして注入されたP
+領域である。
【0044】サイドウォール26は、図23に示したサ
イドウォール26の従来の製造方法と同様に形成するこ
とができる。サイドウオール26の形成後、まず、領域
Ar2を除く半導体基板の全面にレジストを形成して、
N型不純物の注入を行ってN+領域38を形成する。N+
領域38形成の際、サイドウォール26をマスクとして
N型不純物の注入が行われ、サイドウォール26の下の
領域30はN-領域となる。
【0045】次に、図に示すように、領域Ar3を除く
半導体基板の全面にレジストを形成して、P型不純物の
注入を行ってP+領域39を形成する。P+領域39形成
の際、サイドウォール26をマスクとしてP型不純物の
注入が行われてP+領域が形成され、サイドウォール2
6の下の領域34はP-領域となる。このとき、先に注
入されたN型の不純物については既に図3に示した工程
で補償されている。
【0046】図1に示した工程にて形成されたN-領域
30は、図21に示した従来のN-領域23と同一のも
のが形成される。
【0047】これに対し、図1に示す工程のN-領域3
0,31のN型不純物の注入において、セルに対しては
コントロールゲート6がセルのソース・ドレインが形成
される領域上を覆っているため、これがマスクとなり、
実質的にはセル特性に影響するほどN型の不純物が注入
されることを妨げることができる。
【0048】また、PチャネルMOSトランジスタに対
しては、N型の不純物が余分に注入されるが、後工程
で、このN型の不純物を補償できるように、注入エネル
ギー・注入量をあわせたP型の不純物の注入を追加する
ことにより、従来と同じ特性をえることができる。また
必要であれば、特性が合うようにNウエル形成時の注入
を加減してもよい。
【0049】図6は、サイドウォールを形成した後、P
チャネルMOSトランジスタのソース・ドレインを構成
しているP+領域及びP-領域を形成するときの状態を示
した半導体基板の断面図である。図6において、40は
PチャネルMOSトランジスタが作り込まれる領域Ar
3以外の領域に形成されたレジスト、41はソース・ド
レインを構成するP-領域、42はソース・ドレインを
構成するP+領域である。ここで、P型不純物を注入す
る前は、P-領域41及びP+領域42はN型の不純物が
注入されているので、それを補償するためにP型不純物
を注入し、さらにP-領域41及びP+領域42を形成す
るための注入を行う必要がある。
【0050】上記のように、フローティングゲートをマ
スクとして用いてN-領域を形成することによって、従
来のNチャネルMOSトランジスタのN-領域形成工程
に比べて、複数のレジスト形成工程が省略でき、そのた
めレチクルの枚数が減少し、結果的にフラッシュメモリ
の周辺トランジスタ形成でのコスト低減が可能となる。
【0051】実施例2.この発明の第2実施例による不
揮発性半導体記憶装置の製造方法を図7乃至図10を用
いて説明する。図7は従来のPチャネルMOSトランジ
スタにおけるパンチスルーの発生を説明するための断面
図である。図において、50はソースが接続された0V
電位点、51はドレインが接続された−Vd電位点、5
2はパンチスルーの際に電流が流れる経路、53は空乏
層の境界を示す境界線である。トランジスタ特性・サイ
ズの縮小を行う必要から、ゲート長Lの短いトランジス
タを使用したいという要求があるが、適切なチャネル構
造等を選ばないと図7に示すようにドレインから空乏層
が伸び、ソースへ達するとパンチスルーが発生しやすく
なる。
【0052】PチャネルMOSトランジスタに注入され
たN-領域を完全に補償するのでは無く、PチャネルM
OSトランジスタ特性としては実質的に等価となるよう
にP-領域は形成するものの一部N-領域を残し、このN
-領域をパンチスルーストッパーとして利用することを
特徴とする。
【0053】通常、埋め込み型Pチャネルトランジスタ
ではチャネル構造としてリン120〜200KeV,1
×10 12 〜1×10 13 cm-3程度、ボロン10〜50K
eV,1×10 12 〜1×10 13 cm-3程度注入する。図
9は、図7に示したX−X線に沿ったPチャネルMOS
トランジスタの表面からの深さ方向の不純物の濃度を示
すグラフである。グラフから表面付近にはP型の不純物
であるホウ素が多く存在し、深くなるほどNウエルを形
成するために拡散されたリンが多くなることがわかる。
この表面付近の領域は、埋め込みボロン層である。
【0054】また、N-領域を形成するための注入とし
てはN型不純物の注入を30〜100KeV,5×10
12 〜5×10 13 cm -3 程度の条件の下で行う。
【0055】図8は、この発明の第2実施例による不揮
発性半導体記憶装置の製造方法によって形成されたフラ
ッシュメモリの構成を示す半導体基板の断面図である。
PチャネルMOSトランジスタのN型不純物を注入され
た領域を補償するP型不純物(ボロン・BF2注入)を
N型不純物の注入よりシリコン基板への打ち込み深さが
浅く、またトランジスタ特性が従来と同程度になるよう
に行えば、図8に示すように、N-領域55のような構
造を残すことができる。例えば、N-領域55のような
構造を得るために、N-領域55を形成のためのN型不
純物の注入に比べ、P-領域39の補償注入のP型不純
物の注入深さRpが小さい様なエネルギーのものを用
い、かつドーズ量を高くする。そうすることで、基板表
面で浅く、かつ高濃度でP-領域39を形成し、実質的
に特性の同じPチャネルMOSトランジスタでありなが
らN-領域55をP-領域34の直下に残す様にする。
【0056】図10は、図7及び図8に示したY−Y線
及びZ−Z線に沿ったPチャネルMOSトランジスタの
表面からの深さ方向の不純物の濃度を示すグラフであ
る。図10に示すように、シミュレーション結果は、深
さが0.15から0.2の間で従来の不純物濃度の分布
を示す曲線に対して第2実施例によるフラッシュメモ
リの不純物濃度の分布を示す曲線の方が上にあり、第
2実施例によるフラッシュメモリの方がN型不純物であ
るリンの含有量が多いことを示している。
【0057】この後サイドウォール26を形成しP型不
純物を注入すると、一般にP型不純物濃度は高いため深
さ方向では、図1に示した工程でNチャネルMOSトラ
ンジスタを形成する際に付随的に形成されたPチャネル
MOSトランジスタのN-領域31を完全に補償する。
【0058】図11は、この発明の第2実施例による不
揮発性半導体記憶装置の製造方法により形成されたフラ
ッシュメモリのPチャネルMOSトランジスタのP+
域の基板の深さ方向の不純物濃度の特性を示すグラフで
ある。図11より先に述べた通りP+領域ではN-領域が
完全に補償されていることが判る。
【0059】実施例3.この発明の第3実施例による不
揮発性半導体記憶装置の製造方法について図12を用い
て説明する。図12において、60はPチャネルMOS
トランジスタのソース・ドレインを構成するP-領域、
61はP-領域60を形成するために打ち込まれたP型
不純物の軌跡である。図に示すように、P型不純物の軌
跡61は、半導体基板表面に立てた垂線に対して、D2
方向において角度θ1を持っている。また、N型不純物
を注入するときのN型不純物の軌跡に、半導体基板表面
に立てた垂線に対して、D2方向において角度θ2を持
たせることができる。このように、打ち込む角度θ1,
θ2を持たせることによって、ゲート9の下まで、P-
領域60やN-領域31を広げることができる。
【0060】N-領域60形成のためのN型不純物の注
入角度θ2に比べ、P-領域60形成のためのP型不純
物の注入角度θ1が大きいことを特徴とする。第2実施
例による不揮発性半導体記憶装置の製造方法に比べて、
PチャネルMOSトランジスタのチャネル方向にN型不
純物のP型不純物に対する割合が増加するのを防ぐこと
ができる。
【0061】N-領域31を形成するための注入は一般
に、45deg程度の角度をつけて行われる。これに対
し、P-領域60を形成するための注入において、たと
えば60degで行うことにより、さらに有効に前記N
-領域をパンチスルーストッパーとして形成することが
できる。なお、図10に示したグラフは、N-領域の形
成を45degで行い、P-領域の形成を60degで
行った場合の結果である。
【0062】なお、この実施例ではN型不純物の注入で
-領域の形成を基板全面におこない、PチャネルMO
Sトランジスタにてこれを補償したが、これのみに限ら
ず、P-領域の形成を基板全面に行い、NチャネルMO
Sトランジスタにて補償注入を行っても良い。この場
合、パンチスルー改善効果も同様に考えられる。
【0063】但し、セル構造は今回の発明では本質的で
無く、NOR方式やその他の方式でも同様に適用でき
る。
【0064】
【0065】
【0066】
【発明の効果】 以上のように請求項1記載の発明の不揮
発性半導体記憶装置の製造方法によれば、第1のMOS
トランジスタのソース及びドレインが形成されるべき領
域を含む半導体領域上にも残されたフローティングゲー
トをマスクとして、第2のMOSトランジスタのソース
領域及びドレイン領域を形成するために第1導電型の不
純物を注入する第1の注入工程を備えて構成されている
ので、第2のMOSトランジスタのソース領域及びドレ
イン領域を形成するために第1導電型の不純物を注入す
るためのマスクを形成するための工程やレチクルを省く
ことができ、工程数の削減や工程の簡略化ができるとい
う効果がある。また、請求項1記載の発明の不揮発性半
導体記憶装置の製造方法によれば、第1の注入工程で第
3のMOSトランジスタのソース及びドレイン領域に注
入された第1導電型の不純物を補償して、第3のMOS
トランジスタのソース及びドレインを形成するために第
2導電型の不純物を注入するので、不揮発性半導体記憶
装置がフローティングゲートを持たない第2導電型の第
3のMOSトランジスタを備える場合にも、第2のMO
Sトランジスタのソース領域及びドレイン領域を形成す
るために第1導電型の不純物を注入するためのマスクを
形成するための工程やレチクルを省くことができ、工程
数の削減や工程の簡略化ができるという効果がある。さ
らに、請求項1 記載の発明の不揮発性半導体記憶装置の
製造方法によれば、第1導電型の不純物は第2導電型の
不純物よりも基板内の深い領域まで広く存在し、第2導
電型の不純物は第1導電型の不純物よりもチャネル方向
に広く存在するようにすることができ、第2導電型の不
純物よりも深い領域に存在する第1導電型の不純物によ
ってパンチスルーを発生し難くすることができ、不揮発
性半導体記憶装置の信頼性を向上することができるとい
う効果がある。
【0067】請求項記載の発明の不揮発性半導体記憶
装置の製造方法によれば、第2の注入工程において注入
される第2導電型の不純物の注入エネルギーを、第1の
注入工程において注入される第1導電型の不純物の注入
エネルギーよりも注入深さが浅くなるようにするととも
に、第2の注入工程において注入される第2導電型の不
純物のドーズ量を、第1の注入工程において注入される
第1導電型の不純物のドーズ量より多くするので、第3
のMOSトランジスタのソース及びドレイン領域を構成
する第1導電型の不純物のチャネル方向には第2導電型
の不純物が存在し、基板内の第2導電型の拡散領域より
も深い領域に第1導電型の不純物が存在するようにする
ことが容易になり、パンチスルーの発生しにくい信頼性
の高い不揮発性半導体記憶装置を容易に製造することが
できるという効果がある。
【0068】請求項記載の発明の不揮発性半導体記憶
装置の製造方法によれば、第2の注入工程において注入
される第2導電型の不純物が、第1の注入工程において
注入される第1導電型の不純物よりもさらに斜めから注
入されるので、第3のMOSトランジスタのソース及び
ドレイン領域を構成する第1導電型の不純物のチャネル
方向には第2導電型の不純物が広く存在し易くなり、パ
ンチスルーの発生しにくい信頼性の高い不揮発性半導体
記憶装置を容易に製造することができるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の第1実施例による不揮発性半導体
記憶装置の製造の一工程を示す半導体基板の断面図であ
る。
【図2】 この発明の第1実施例による不揮発性半導体
記憶装置の製造の一工程を示す半導体基板の断面図であ
る。
【図3】 この発明の第1実施例による不揮発性半導体
記憶装置の製造の一工程を示す半導体基板の断面図であ
る。
【図4】 この発明の第1実施例による不揮発性半導体
記憶装置の製造の一工程を示す半導体基板の断面図であ
る。
【図5】 図4のソース・ドレインの一部を拡大した断
面図である。
【図6】 この発明の第1実施例による他の不揮発性半
導体記憶装置の製造の一工程を示す半導体基板の断面図
である。
【図7】 パンチスルーを説明するための従来のPチャ
ネルMOSトランジスタの断面図である。
【図8】 この発明の第2実施例による不揮発性半導体
記憶装置の製造方法によって形成されたPチャネルMO
Sトランジスタの構成を示す断面図である。
【図9】 図7のX−X線に沿ったPチャネルMOSト
ランジスタの表面からの深さ方向の不純物濃度を示すグ
ラフである。
【図10】 図7のY−Y線及び図8のZ−Z線に沿っ
たPチャネルMOSトランジスタの表面から深さ方向の
不純物濃度を示すグラフである。
【図11】 この発明の第2実施例によるフラッシュメ
モリのPチャネルMOSトランジスタのP+領域の基板
表面から深さ方向の不純物濃度の特性を示すグラフであ
る。
【図12】 この発明の第3実施例によるPチャネルM
OSトランジスタのソース・ドレインの製造の一工程を
示すPチャネルMOSトランジスタの断面図である。
【図13】 従来の不揮発性半導体記憶装置の製造の一
工程を示す半導体基板の断面図である。
【図14】 従来の不揮発性半導体記憶装置の製造の一
工程を示す半導体基板の断面図である。
【図15】 従来の不揮発性半導体記憶装置の構成の一
部を示す平面図である。
【図16】 従来の不揮発性半導体記憶装置の製造の一
工程を説明するための断面図である。
【図17】 従来の不揮発性半導体記憶装置の製造の一
工程を示す半導体基板の断面図である。
【図18】 従来の不揮発性半導体記憶装置の製造の一
工程を示す半導体基板の断面図である。
【図19】 従来の不揮発性半導体記憶装置の製造の一
工程を示す半導体基板の断面図である。
【図20】 従来の不揮発性半導体記憶装置の製造の一
工程を示す半導体基板の断面図である。
【図21】 従来の不揮発性半導体記憶装置の製造の一
工程を示す半導体基板の断面図である。
【図22】 従来の不揮発性半導体記憶装置の製造の一
工程を示す半導体基板の断面図である。
【図23】 従来の不揮発性半導体記憶装置の製造の一
工程を示す半導体基板の断面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板、2 Pウエル、3 Nウエル、4 ト
ンネル酸化膜、5 フローティングゲート、6 ONO
膜、7 ゲート酸化膜、8 コントロールゲート、9
ゲート、26 サイドウォール、30,31,32 N
-領域、33,37 レジスト、34 P-領域、38
+領域、39 P+領域。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−155771(JP,A) 特開 平1−259566(JP,A) 特開 平4−259253(JP,A) 特開 平5−145030(JP,A) 特開 平4−212465(JP,A) 特開 昭63−293979(JP,A) 特開 平4−3983(JP,A) 特開 平4−263468(JP,A) 特開 平2−230743(JP,A) 特開 昭60−35560(JP,A) 特開 平6−61438(JP,A) 特開 平5−299594(JP,A) 特開 平5−315561(JP,A) 特開 昭63−128660(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8247 H01L 27/115 H01L 29/788 H01L 29/792 H01L 29/78 H01L 21/336

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一つの基板上に形成されたフローティン
    グゲートを持つ第1のMOSトランジスタとフローティ
    ングゲートを持たない第1導電型の第2のMOSトラン
    ジスタとフローティングゲートを持たない第2導電型の
    第3のMOSトランジスタとを備える不揮発性半導体記
    憶装置の製造方法において、 前記基板内の、前記第1のMOSトランジスタのソース
    及びドレインが形成されるべき領域を含む半導体領域上
    にフローティングゲートを形成する工程と、 前記フローティングゲートをマスクとして、前記第2の
    MOSトランジスタのソース領域及びドレイン領域を形
    成するために第1導電型の不純物を注入する第1の注入
    工程と、前記第3のMOSトランジスタの前記ソース領域及びド
    レイン領域には、前記第1の注入工程において、前記第
    1導電型の不純物が注入され、 前記第1の注入工程で前記第3のMOSトランジスタの
    ソース及びドレイン領域に注入された第1導電型の不純
    物を補償して、前記第3のMOSトランジスタの前記ソ
    ース及びドレインを形成するために第2導電型の不純物
    を注入する第2の注入工程と、 を備え、 前記第1の注入工程において前記第3のMOSトランジ
    スタの前記ソース及びドレイン領域に注入された前記第
    1導電型の不純物と、前記第2の注入工程において前記
    第3のMOSトランジスタの前記ソース及びドレイン領
    域に注入された前記第2導電型の不純物を比較すると、 前記第1導電型の不純物は前記第2導電型の不純物より
    も前記基板内の深い領域まで広く存在し、前記第2導電
    型の不純物は前記第1導電型の不純物よりもチャネル方
    向に広く存在するように、前記第1導電型及び前記第2
    導電型の不純物を注入すること特徴とする、 不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記第2の注入工程において注入される
    前記第2導電型の不純物の注入エネルギーを、前記第1
    の注入工程において注入される前記第1導電型の不純物
    の注入エネルギーよりも注入深さが浅くなるようにする
    とともに、前 記第2の注入工程において注入される前記
    第2導電型の不純物のドーズ量を、前記第1の注入工程
    において注入される前記第1導電型の不純物のドーズ量
    より多くすることを特徴とする、請求項1記載の不揮発
    性半導体記憶装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記第2の注入工程において注入される
    前記第2導電型の不純物が、前記第1の注入工程におい
    て注入される前記第1導電型の不純物よりもさらに斜め
    から注入されることを特徴とする、請求項2記載の不揮
    発性半導体記憶装置の製造方法。
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