JPH07297299A - 半導体メモリおよびその製造方法 - Google Patents

半導体メモリおよびその製造方法

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JPH07297299A
JPH07297299A JP11224194A JP11224194A JPH07297299A JP H07297299 A JPH07297299 A JP H07297299A JP 11224194 A JP11224194 A JP 11224194A JP 11224194 A JP11224194 A JP 11224194A JP H07297299 A JPH07297299 A JP H07297299A
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JP
Japan
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diffusion layer
gate
semiconductor memory
drain
floating gate
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JP11224194A
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English (en)
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Hisanobu Sugiyama
寿伸 杉山
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子放出効率を低下させず、ショートチャン
ネル効果耐性を向上させた半導体メモリとその製造方法
を提供する。 【構成】 電子放出先でないソース拡散層7をフローテ
ィングゲート1より離反(オフセットΔL0)し、その
分、ドレイン拡散層6をフローティングゲート1に接近
(オーバーラップΔL)させる。スタックゲート10側
面へのサイドウォール12の形成に先立って、レジスト
11でマスキングし、ドレイン部4に砒素イオンを注入
してドレイン拡散層6を予備形成する。その後、ソース
部3に拡散層7を形成する。これによりソース拡散層7
はフローティングゲート1に対しオフセットされ、ドレ
イン拡散層6はフローティングゲート1にオーバーラッ
プし、チャンネル長さLは大きく変化しない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体メモリおよびそ
の製造方法に関し、特にEEP−ROMと呼ばれるスタ
ックゲート型不揮発性メモリとその製造方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】これまで、スタックゲート型のフラッシ
ュEEP−ROMでは、種々のデータ消去、書込み方法
が提案されているが、その代表的なものとしてはDIN
OR(Divided bitline NOR)型と呼ばれる書込み/消去
方法がある。この方法は、図3(a)に示すように、デ
ータの消去にあたり、まずフローティングゲート1の上
に位置するコントロールゲート2を正電位、ソース部3
およびp型基板5を負電位、ドレイン部4をオープンの
状態にする。この結果、チャンネル54の全面よりフロ
ーティングゲート1に対して電子が注入され、データが
消去される。
【0003】一方、データ書込みは、同図(b)に示す
ように、ドレイン部4を正電位、コントロールゲート2
を負電位、ソース部3をオープン、基板5を接地し、フ
ローティングゲート1からドレイン4の拡散層6に電子
を放出させることにより行われる。
【0004】ところで、一般のスタックゲート型のEE
P−ROMにおいては、フローティングゲートと、これ
に対して電子の注入、放出を行う拡散層との間の電子ト
ンネル効果を高めるために、それらの間に位置する酸化
膜を薄く形成したり、あるいはフローティングゲートを
拡散層に対して部分的に接近させた構造となっている。
また、上述したようなメモリ消去、書込み法では、フロ
ーティングゲート1からの電子放出効率を高めるため
に、フローティングゲート1とドレイン拡散層6とがあ
る程度の面積を以てオーバーラップするように拡散層6
の形成領域が調整されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
メモリセルの微細化傾向に伴い、スタックゲート自体の
長さを短く設定すると、前記オーバーラップの確保に伴
ってチャンネル部の電位障壁が降下して、いわゆるショ
ートチャンネル効果が高まることになる。すなわち、D
INOR型フラッシュEEP−ROMにおいては、電子
放出効率を高めればそれだけショートチャンネル効果が
増加することになり、双方を満足させることは困難であ
った。
【0006】本発明は、かかる現状に鑑み、ドレイン、
フローティングゲート間のオーバーラップを確保しつ
つ、ショートチャンネル効果が低減されるような半導体
メモリおよびその製造方法を提供することを目的とする
ものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、基板内にソース拡散層とドレイン拡散
層を有し、これら両拡散層間の基板上にゲート電極層を
設けた半導体メモリにおいて、前記両拡散層のうち少な
くとも一方の端部位置が前記ゲート電極層端部の位置か
らオフセットされたことを特徴とする半導体メモリを提
供する。
【0008】上記目的を達成するため、本発明の実施例
によれば、コントロールゲート、フローティングゲート
から成るスタックゲートと、ソース拡散層と、ドレイン
拡散層とを有し、前記フローティングゲート・ドレイン
拡散層間またはフローティングゲート・ソース拡散層間
で電子の注入、放出を行うことによりメモリの消去、書
込みをするスタックゲート型半導体メモリにおいて、電
子放出先でない拡散層を、前記フローティングゲートよ
り離反(オフセット)して形成するとともに、電子放出
先となる拡散層を前記フローティングゲートに接近(オ
ーバーラップ)して形成したことを特徴とする半導体メ
モリが提供される。
【0009】また、本発明では、この半導体メモリを提
供するため、スタックゲート側面へのサイドウォール形
成に先立って、基板内の電子放出先となるソース部また
はドレイン部領域に予めイオン注入して拡散層を形成す
るとともに、スタックゲート側面へのサイドウォール形
成後、少なくとも電子放出先でないドレイン部またはソ
ース部領域に拡散層を形成することを特徴とする第1の
半導体メモリ製造方法が提供される。
【0010】更に、本発明では別の製造方法として、ス
タックゲートを形成する際のゲートパターニング後に、
前記コントロールゲート上にパターニング用レジストを
残したまま、基板表面に対して斜め方向からイオン注入
することにより、前記拡散層を形成することを特徴とす
る第2の半導体メモリ製造方法が提供される。
【0011】
【作用】電子放出効率を高めるため、電子放出先となる
拡散層をフローティングゲートに接近させ、そのオーバ
ーラップ量を大きくしたとしても、電子放出先でない電
極側の拡散層をフローティングゲートより離反させるこ
とで、実質的なチャンネル長さは変化することがなく、
ショートチャンネル効果耐性を確保することができる。
【0012】また、第1の製造方法においては、サイド
ウォール形成後、電子放出先とはならない基板領域に対
してイオン注入されるため、このイオン注入領域とフロ
ーティングゲートとの間にはサイドウォールが介在する
こととなり、その後形成される拡散層をフローティング
ゲートより離反させることができる。
【0013】また、第2の製造方法においては、コント
ロールゲート上にレジストを残したまま基板表面に対し
て斜め方向からイオン注入することで、スタックゲート
より一方の側においてはレジストによるシャドウ効果に
よって、注入領域がフローティングゲートから離れ、他
方の側においては、斜め方向からのイオン注入によりフ
ローティングゲート下方まで注入領域が及ぶことにな
る。
【0014】
【実施例】図面を参照しながら本発明による半導体メモ
リおよびその製造方法を以下、説明する。図1は、本発
明の第1実施例による半導体メモリ製造過程を順に示し
たものである。まず、通常のEEP−ROM製造方法と
同じ方法で、p型基板5の上にスタックゲート10を形
成する。すなわち、これは、基板5上に絶縁膜を介して
フローティングゲート1とコントロールゲート2を積層
するものであり、実際には、これらのゲートを成膜した
後、レジストパターニングおよびエッチングを施すこと
に得ることができる。なお、この構成例としてスタック
ゲート10は、例えばSiO2の第1絶縁膜51、ポリ
シリコン(又はアルミニウム)のフローティングゲート
1、Si34(又はAl23)の第2絶縁膜52、およ
びポリシリコンのコントロールゲート2によって構成さ
れる。
【0015】以上のようにして図1(a)に示すスタッ
クゲート10を形成したならば、次に、n+型のドレイ
ン拡散層を形成するために、同図(b)に示すように、
スタックゲート10から図中左方のソース部3にかけ
て、この領域をレジスト11で覆い、ドレイン部4のみ
にAs(砒素)イオン、またはAsイオン+P(燐)イ
オン)を注入し、レジスト11で覆われない基板部分
(図中右側)にシングルドレインか、あるいはダブルド
レイン構造のイオン注入組織を形成する。なお、この組
織は、その後、1000℃前後の高温炉中でアニール
(熱処理)が施され、同図(c)に示すような、スタッ
クゲート10と若干オーバーラップするドレイン拡散層
6が形成されることになる。
【0016】このようにしてイオン注入した後は、次に
基板表面からレジスト11を剥離させ、その後、基板表
面にSiO2膜(又はSi34膜)を形成し、異方性エ
ッチングをして、同図(c)に示すようにSiO2から
なるスタックゲート10の側壁保護のためのサイドウォ
−ル12を形成する。
【0017】次に、以上のようにしてサイドウォ−ル1
2を形成した基板全域、特にソース部3およびドレイン
部4に対して、再度Asイオンを注入し、熱処理を行う
「同図(d)参照」。この結果、ソース部3においては
新たなソース拡散層7が生成され、片やドレイン部4に
おいては、先の熱処理工程でのドレイン拡散層6の拡散
領域が増加することとなり、最終的には同図(e)に示
すように、ソース拡散層7のみスタックゲート10から
オフセットされた基板組織が形成される。
【0018】すなわち、本実施例におけるEEP−RO
Mを構成するドレイン、ソースの各n+型拡散層6、7
は、同図(e)に示したように、片やドレイン部4にお
いては、スタックゲート10に対して大きなオーバーラ
ップ量△Lが確保された状態で形成され、片やソース部
3においては、スタックゲート10に対してオフセット
量△Loだけ離反して形成されるために、実質的にチャ
ンネル長さLを短くすることがない。従って、このよう
な拡散層オフセット型のメモリは、メモリセルを微細化
しても耐ショートチャンネル効果を損なうことなく電子
放出効率を向上させることができる。なお、上述した製
造方法によるEEP−ROMは、オフセット量△Loに
関係してそれが大きい値の場合、メモリトランジスタ読
出し動作時の電流が減少する恐れがあるが、この問題は
ドレイン拡散層6を形成する時の熱処理の温度管理や処
理時間を調整し、オフセット量△Loを適性値に制御す
ることによって解消できる。
【0019】次に、上述した製造方法とは異なる拡散層
オフセット法を用いた、本発明の第2実施例としての半
導体メモリ製造方法を説明する。図2はその半導体メモ
リ製造過程を順に示したものである。
【0020】この第2実施例に係る製造方法は、スタッ
クゲート形成までは通常の形成方法と全く同様である
が、スタックゲート形成後は図2(a)に示すようにゲ
ートパターニング時のレジスト11をコントロールゲー
ト2の上に残したままの状態にしておく。そして、この
状態から同図(b)に示すように、砒素イオン(又は、
砒素イオン+燐イオン)なるドナーを基板表面53に対
して斜め方向から注入する。
【0021】この結果、スタックゲート10より図にお
いて左側に位置するソース部3においては、コントロー
ルゲート上、高く堆積されたレジスト11のシャドウ効
果によって、フローティングゲート1から離反された位
置にドナーが注入され、逆にスタックゲート10より図
中右側に位置するドレイン部4においては、その注入角
度に起因してフローティングゲート1の下方までドナー
が注入される。そして、その後の熱処理によって、ソー
ス部3にはスタックゲート10に対してオフセットされ
たソース拡散層7が形成され、ドレイン部4ではスタッ
クゲート10に対しオーバーラップしたドレイン拡散層
6が形成されることになる(図2(c)参照)。
【0022】このようにして各拡散層6、7が形成され
たならば、先の第1実施例による製造方法と同様に、レ
ジスト11を除去したコントロールゲート上を含め、基
板表面53にSiO2膜(又はSi34膜)を形成し、
異方性エッチングをして、同図(c)に示すようにSi
2からなるスタックゲート10の側壁保護のためのサ
イドウォ−ル12を形成する。
【0023】サイドウォ−ル形成後は基板5に対して略
垂直なる方向から、再度Asイオンを注入し、熱処理を
行う(同図(d)参照)。この結果、ソース部3とドレ
イン部4において、先の熱処理工程での各拡散層7、6
の拡散領域が増加することとなり、最終的には同図
(e)に示すように、ドレイン部4においては、スタッ
クゲート10に対して大きなオーバーラップ量△Lが確
保された状態で拡散層6が形成され、ソース部3におい
ては、スタックゲート10に対してオフセット量△Lo
だけ離反して拡散層7が形成される。
【0024】従って、本実施例でも上述したオフセット
により、実質的なチャンネル長さLを短くすることはな
い。これは、換言すれば、仮にメモリセルを微細化して
も耐ショートチャンネル効果を損なうことなく電子放出
効率を向上することができることを意味している。な
お、この製造方法においても、オフセット量△Loが大
き過ぎる場合、メモリトランジスタ読出し動作時の電流
が減少する恐れがあるが、この問題は図2(b)で示し
たイオン注入の角度を調整することにより、オフセット
量△Loを適性値に制御することによって解消できる。
【0025】以上、本発明について、ドレイン拡散層に
対して電子放出することによりデータの書込みを行うE
EP−ROMとその製造方法に例示して説明したが、本
発明はこの半導体メモリに限定されるものではなく、例
えばソース拡散層を電子放出先とする半導体メモリの場
合、逆にドレイン拡散層をスタックゲートに対してオフ
セットし、かつソース拡散層とスタックゲートをオーバ
ーラップするようにすれば良い。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電子放出先でない拡散層をフローティングゲートから離
反(オフセット)して形成することにより、電子放出先
拡散層とフローティングゲートとのオーバーラップを確
保しつつ、ショートチャンネル効果耐性のある半導体メ
モリを提供することができる。すなわち、これにより、
現在のメモリセルの微細化傾向に対しても、ショートチ
ャンネル効果が発生しにくく、かつ高い電子放出効率を
持つ半導体メモリを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)〜(e)はそれぞれ本発明による第1
の半導体メモリ製造過程を順に示した図である。
【図2】 (a)〜(e)はそれぞれ本発明による第2
の半導体メモリ製造過程を順に示した図である。
【図3】 従来のEEP−ROM構造を示し、DINO
R型データ書込み、消去状態を示した図である。
【符号の説明】
1…フローティングゲート 2…コントロールゲート 3…ソース部 4…ドレイン部 5…基板 6…ドレイン拡散層 7…ソース拡散層 10…スタックゲート 11…レジスト 12…サイドウォール 53…基板表面

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板内にソース拡散層とドレイン拡散層
    を有し、これら両拡散層間の基板上にゲート電極層を設
    けた半導体メモリにおいて、前記両拡散層のうち少なく
    とも一方の端部位置が前記ゲート電極層端部の位置から
    オフセットされたことを特徴とする半導体メモリ。
  2. 【請求項2】 コントロールゲート、フローティングゲ
    ートから成るスタックゲートと、ソース拡散層と、ドレ
    イン拡散層とを有し、前記フローティングゲート・ドレ
    イン拡散層間またはフローティングゲート・ソース拡散
    層間で電子の注入、放出を行うことによりメモリの消
    去、書込みをするスタックゲート型半導体メモリにおい
    て、 電子放出先でない拡散層を、前記フローティングゲート
    より離反して形成するとともに、電子放出先となる拡散
    層を前記フローティングゲートに接近して形成したこと
    を特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の半導体メモリ
    の製造方法であって、 前記スタックゲート側面へのサイドウォール形成に先立
    って、電子放出先となるドレイン部またはソース部領域
    にイオン注入して拡散層を形成するとともに、スタック
    ゲート側面へのサイドウォール形成後、少なくとも電子
    放出先でないソース部またはドレイン部領域に拡散層を
    形成することを特徴とする半導体メモリ製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1または2に記載の半導体メモリ
    の製造方法であって、 前記スタックゲートを形成する際のゲートパターニング
    後に、前記コントロールゲート上にパターニング用レジ
    ストを残したまま、基板表面に対して斜め方向からイオ
    ン注入することにより、前記拡散層を形成することを特
    徴とする半導体メモリ製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項3または4に記載の半導体メモリ
    製造方法において、 注入されるイオンは、燐イオンまたは砒素イオンである
    ことを特徴とする半導体メモリ製造方法。
JP11224194A 1994-04-27 1994-04-27 半導体メモリおよびその製造方法 Pending JPH07297299A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100392432B1 (ko) * 1998-11-30 2003-07-22 가부시끼가이샤 도시바 불휘발성 반도체 메모리
KR100538065B1 (ko) * 1998-10-27 2006-02-28 주식회사 하이닉스반도체 멀티 비트 플래쉬 메모리 장치
US7821057B2 (en) 2006-07-03 2010-10-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory device and manufacturing method thereof

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