JPH10144809A - Method for manufacturing semiconductor memory - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor memory

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Publication number
JPH10144809A
JPH10144809A JP29905396A JP29905396A JPH10144809A JP H10144809 A JPH10144809 A JP H10144809A JP 29905396 A JP29905396 A JP 29905396A JP 29905396 A JP29905396 A JP 29905396A JP H10144809 A JPH10144809 A JP H10144809A
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JP
Japan
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layer
electric field
region
field relaxation
conductivity type
Prior art date
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Pending
Application number
JP29905396A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Kawaguchi
勉 川口
Mitsutaka Katada
満孝 堅田
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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Priority to US08/966,707 priority patent/US6236085B1/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve write-in speed while the reduction in switching speed is being suppressed by a method wherein the effects by a high density conductive region formed on the circumference of an electrified relaxation layer and the lower part of a source and a drain is eliminated. SOLUTION: This device is provided with a source 6a, a drain b, a floating gate 3 which becomes a two-layer gate, a control gate 5 and a P-type region 8 to be formed on the region which is brought into contact with an electric field relaxation layer 7, the channel-side region of the electric field relaxation layer and the bottom face of the electric field relaxation layer 7. In this case, between P-type regions 8a and 8b, the P-type region 8b; which comes in contact with the bottom face of the electric field relaxation layer 7, is formed in such a manner that its impurity density is lower than the P-type region 8a formed on the channel region side of the electric field relaxation layer 7.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、フローティングゲ
ートとコントロールゲートの2層ゲート電極を有するM
ISトランジスタ型の不揮発性記憶装置に関し、特にM
OSトランジスタ型の不揮発性半導体装置に適用して好
適である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to M
IS transistor type nonvolatile memory device,
It is suitable for application to an OS transistor type nonvolatile semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】EPROM、フラッシュメモリ等の不揮
発性半導体記憶装置において、Pポケットと呼ばれる高
濃度のP領域を電界緩和層やソース、ドレインの周辺に
形成して、書き込み時におけるホットキャリアの発生効
率を向上させることにより書き込み速度の向上を図って
いる。
2. Description of the Related Art In a nonvolatile semiconductor memory device such as an EPROM or a flash memory, a high-concentration P region called a P pocket is formed around an electric field relaxation layer, a source, and a drain to generate hot carriers efficiently at the time of writing. To improve the writing speed.

【0003】従来における不揮発性半導体記憶装置は、
図12(a)〜(d)に示す工程により製造される。具
体的には、基板上に形成されたPウェル領域1に、第1
のゲート絶縁膜2を介してフローティングゲート3を形
成し、さらに第2のゲート絶縁膜4を介してコントロー
ルゲート5を形成する。この後、酸化膜6を適当な厚さ
で形成し、N型不純物をイオン注入して、図12(b)
に示すように、ソース6a、ドレイン6bを形成し、さ
らに、N型不純物を斜めイオン注入して、図12(c)
に示すように電界緩和層7を形成する。
A conventional nonvolatile semiconductor memory device is
It is manufactured by the steps shown in FIGS. Specifically, a first well is formed in a P-well region 1 formed on a substrate.
The floating gate 3 is formed via the gate insulating film 2 and the control gate 5 is formed via the second gate insulating film 4. Thereafter, an oxide film 6 is formed with an appropriate thickness, and an N-type impurity is ion-implanted to form an oxide film 6 as shown in FIG.
As shown in FIG. 12 (c), a source 6a and a drain 6b are formed, and further, an N-type impurity is obliquely ion-implanted into the source 6a and the drain 6b.
The electric field relaxation layer 7 is formed as shown in FIG.

【0004】次に、ボロンを斜めイオン注入して、図1
2(d)に示すように、Pポケットと呼ばれる高濃度の
P型領域8a、8bを電界緩和層7の周辺やソース6
a、ドレイン6bの下層部に形成する。
[0004] Then, boron is obliquely ion-implanted, and FIG.
As shown in FIG. 2D, high-concentration P-type regions 8a and 8b called P pockets are
a, formed in the lower layer of the drain 6b.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように不揮発性半導体記憶装置を製造した場合において
は、電界緩和層7の下層部やドレイン6bの下層部にも
高濃度のP型領域8bが形成される。これにより、電界
緩和層7及びドレイン6bのN型領域と高濃度のP型領
域8bとの間に形成される空乏層幅が狭くなり、その結
果、拡散容量が増加してしまう。この容量の増加は、電
荷を充放電するのに必要とする時間を長くし、メモリの
スイッチング速度を低下させる。
However, in the case where the nonvolatile semiconductor memory device is manufactured as described above, a high-concentration P-type region 8b is also formed in the lower layer of the electric field relaxation layer 7 and the lower layer of the drain 6b. It is formed. As a result, the width of the depletion layer formed between the N-type region of the electric field relaxation layer 7 and the drain 6b and the high-concentration P-type region 8b is reduced, and as a result, the diffusion capacitance is increased. This increase in capacity increases the time required to charge and discharge the charge, and reduces the switching speed of the memory.

【0006】本発明は上記点に鑑みてなされたもので、
電界緩和層の周辺やソース、ドレイン層の下層部に形成
される高濃度の導電型領域による影響を無くし、スイッ
チング速度の低下を抑制しつつ、書き込み速度の向上を
図ることを目的とする。
[0006] The present invention has been made in view of the above points,
It is an object of the present invention to eliminate the influence of a high-concentration conductive type region formed around an electric field relaxation layer and a lower layer portion of a source / drain layer and to improve a writing speed while suppressing a decrease in a switching speed.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、以下の技術的手段を採用する。請求項1に記
載の発明においては、半導体基板(1)に形成された第
2導電型のソース(6a)、ドレイン(6b)と、2層
ゲート電極(3、5)と、電界緩和層(7)と、電界緩
和層(7)のチャネル領域側に形成された第1導電型領
域(8a)を有し、電界緩和層(7)の底面に接する第
1導電型領域(8b)は、電界緩和層(7)のチャネル
領域側に形成された第1導電型領域(8a)よりも正味
の不純物濃度が低く形成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means. According to the first aspect of the present invention, the second conductivity type source (6a) and drain (6b) formed on the semiconductor substrate (1), the two-layer gate electrodes (3, 5), and the electric field relaxation layer ( 7), and a first conductivity type region (8b) having a first conductivity type region (8a) formed on the channel region side of the electric field relaxation layer (7) and being in contact with the bottom surface of the electric field relaxation layer (7). The semiconductor device is characterized in that the net impurity concentration is lower than that of the first conductivity type region (8a) formed on the channel region side of the electric field relaxation layer (7).

【0008】このように、電界緩和層(7)の底面に接
する第1導電型領域(8b)の正味の不純物濃度を、電
界緩和層(7)のチャネル領域側における第1導電型領
域(8a)の正味の不純物濃度よりも低くすることによ
り、電界緩和層(7)及びドレイン(6b)と電界緩和
層(7)の底面に接する第1導電型領域(8b)との間
に形成される空乏層幅を所定の幅に保持することがで
き、拡散容量の増加を防ぐことができる。
As described above, the net impurity concentration of the first conductivity type region (8b) in contact with the bottom surface of the electric field relaxation layer (7) is increased by changing the first conductivity type region (8a) on the channel region side of the electric field relaxation layer (7). ) Is formed between the electric field relaxation layer (7) and the drain (6b) and the first conductivity type region (8b) in contact with the bottom surface of the electric field relaxation layer (7). The width of the depletion layer can be kept at a predetermined width, and an increase in diffusion capacitance can be prevented.

【0009】これにより、半導体記憶装置におけるスイ
ッチング速度の低下を抑制しつつ、書き込み速度の向上
を図ることができる。請求項3に記載の発明において
は、半導体基板(1)上に2層ゲート電極(3、5)を
形成し、さらに、ソース(6a)、ドレイン(6b)を
形成する。そして、第1の角度(θ1 )をもって斜めイ
オン注入を行い、電界緩和層(7)を形成する。さら
に、第1の角度(θ1 )よりも大きな第2の角度
(θ2 )をもって斜めイオン注入を行い、電界緩和層
(7)のチャネル領域側及び電界緩和層(7)の底面に
接する領域に第1導電型領域(8a、8b)を形成する
ことを特徴とする。
As a result, it is possible to improve the write speed while suppressing a decrease in the switching speed in the semiconductor memory device. According to the third aspect of the present invention, a two-layer gate electrode (3, 5) is formed on a semiconductor substrate (1), and a source (6a) and a drain (6b) are further formed. Then, oblique ion implantation is performed at a first angle (θ 1 ) to form an electric field relaxation layer (7). Further, oblique ion implantation is performed at a second angle (θ 2 ) larger than the first angle (θ 1 ), and a region in contact with the channel region side of the electric field relaxation layer (7) and the bottom surface of the electric field relaxation layer (7) is formed. And forming a first conductivity type region (8a, 8b).

【0010】このように、第1の角度(θ1 )よりも大
きな第2の角度(θ2 )により、斜めイオン注入を行う
と、電界緩和層(7)のチャネル領域側に、イオンが多
量に注入され、逆に、電界緩和層(7)の底面に接する
領域には、イオンが少量しか注入されない。これによ
り、電界緩和層(7)の底面に接する領域における導電
領域(8b)を、電界緩和層(7)の側面側における導
電領域(8a)よりも正味の不純物濃度が薄くなるよう
にすることができ、請求項1又は2に示す様な半導体記
憶装置を製造することができる。
As described above, when oblique ion implantation is performed at the second angle (θ 2 ) larger than the first angle (θ 1 ), a large amount of ions are deposited on the channel region side of the electric field relaxation layer (7). On the contrary, only a small amount of ions are implanted into the region in contact with the bottom surface of the electric field relaxation layer (7). Thereby, the conductive region (8b) in the region in contact with the bottom surface of the electric field relaxation layer (7) has a lower net impurity concentration than the conductive region (8a) on the side surface of the electric field relaxation layer (7). Thus, a semiconductor memory device as described in claim 1 or 2 can be manufactured.

【0011】また、請求項4に記載の発明においては、
第2の角度(θ2 )よりも小さな第3の角度(θ3 )を
もって斜めイオン注入を行い、電界緩和層(7)の底面
に接する領域に形成された第1導電型領域(8b)の正
味の不純物濃度を低くすることを特徴とする。このよう
に、第2の角度(θ2 )よりも小さな第3の角度
(θ3 )をもって斜めイオン注入を行うことにより、電
界緩和層(7)の底面に接する領域に形成された第1導
電領域(8b)の不純物を打ち消し、正味の不純物濃度
を低くすることができる。
Further, in the invention according to claim 4,
Oblique ion implantation is performed at a third angle (θ 3 ) smaller than the second angle (θ 2 ), and the first conductivity type region (8b) formed in a region in contact with the bottom surface of the electric field relaxation layer (7) is formed. It is characterized in that the net impurity concentration is reduced. As described above, by performing the oblique ion implantation at the third angle (θ 3 ) smaller than the second angle (θ 2 ), the first conductive layer formed in the region in contact with the bottom surface of the electric field relaxation layer (7) is formed. The impurities in the region (8b) can be canceled out, and the net impurity concentration can be reduced.

【0012】これにより、より完全に電界緩和層(7)
の底面に接する第1導電型領域(8b)の正味の不純物
濃度を低くすることができる。請求項5に記載の発明に
おいては、ドレイン(6b)のチャネル領域側に、イオ
ン注入により電界緩和層(7)を形成する。さらに、前
記イオン注入を行う角度と異なる角度でイオン注入を行
い、電界緩和層(7)のチャネル領域側に、電界緩和層
(7)の底面に接する部分よりも正味の不純物濃度が高
い第1導電型領域(8a)を形成するすることを特徴と
する。
Thereby, the electric field relaxation layer (7) is more completely formed.
, The net impurity concentration of the first conductivity type region (8b) in contact with the bottom surface can be reduced. According to the fifth aspect of the present invention, the electric field relaxation layer (7) is formed by ion implantation on the channel region side of the drain (6b). Further, ion implantation is performed at an angle different from the angle at which the ion implantation is performed, and the first impurity concentration is higher on the channel region side of the electric field relaxation layer (7) than on the portion in contact with the bottom surface of the electric field relaxation layer (7). It is characterized in that a conductive region (8a) is formed.

【0013】これにより、請求項3と同様の効果が得ら
れる。請求項6に記載の発明においては、電界緩和層
(7)を形成し、電界緩和層(7)の側面側及び底面に
接する領域に第1導電型領域(8a、8b)を形成す
る。そして、イオン注入により電界緩和層(7)の底面
に接する領域に形成された第1導電型領域(8b)の正
味の不純物濃度を低くすることを特徴とする。具体的に
は、請求項7に示すように、第1導電型領域(8a、8
b)を形成する工程におけるイオン注入は、半導体基板
(1)の垂直方向に対して所定角度(θ2 )をもって行
い、第1導電型領域(8b)の正味の不純物濃度を低く
する工程におけるイオン注入は、所定角度(θ2 )より
も小さい角度(θ3 )で行う。
Thus, the same effect as the third aspect can be obtained. According to the sixth aspect of the present invention, the electric field relaxation layer (7) is formed, and the first conductivity type regions (8a, 8b) are formed in regions in contact with the side surface and the bottom surface of the electric field relaxation layer (7). Then, the net impurity concentration of the first conductivity type region (8b) formed in the region in contact with the bottom surface of the electric field relaxation layer (7) by ion implantation is reduced. Specifically, as set forth in claim 7, the first conductivity type regions (8a, 8a
The ion implantation in the step of forming b) is performed at a predetermined angle (θ 2 ) with respect to the vertical direction of the semiconductor substrate (1) to reduce the net impurity concentration in the first conductivity type region (8b). The injection is performed at an angle (θ 3 ) smaller than the predetermined angle (θ 2 ).

【0014】このように、電界緩和層(7)の底面に接
する領域にイオン注入を行い、先に注入された不純物を
打ち消し、正味の不純物濃度を低くすることができる。
これにより、請求項3と同様の効果を得ることができ
る。
As described above, ions are implanted into the region in contact with the bottom surface of the electric field relaxation layer (7), thereby canceling the previously implanted impurities and reducing the net impurity concentration.
Thereby, the same effect as the third aspect can be obtained.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。 (第1実施形態)図1に、本発明をフラッシュメモリト
ランジスタに適用した第1実施形態を示す。また、図2
は図1におけるフラッシュメモリトランジスタの製造手
順を示す工程図である。これら図2に基づき、本実施形
態におけるフラッシュメモリトランジスタの製造方法を
説明する。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention. (First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment in which the present invention is applied to a flash memory transistor. FIG.
FIG. 2 is a process chart showing a manufacturing procedure of the flash memory transistor in FIG. 1. A method for manufacturing the flash memory transistor according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

【0016】まず、図2(a)に示すように、P型半導
体基板1に、第1のゲート絶縁膜2を介してフローティ
ングゲート3を形成し、さらに第2のゲート絶縁膜4を
介してコントロールゲート5を形成する。そして、これ
らの上面に適当な厚さの酸化膜6を形成する。次に、図
2(b)に示すように、これらをマスクにして、上方か
ら比較的高濃度の砒素イオン(N型不純物)をイオン注
入してソース6aとドレイン6bを形成する。そして、
図2(c)に示すように、さらに比較的低濃度のリンイ
オン(N型不純物)を所定の角度θ1 =45度をもって
斜めイオン注入し、電界緩和層7を形成する。本実施形
態においては、所定角度θ1 =45度にしているが、所
定角度θ1 は、約0度〜70度程度の範囲に設定するこ
とができる。
First, as shown in FIG. 2A, a floating gate 3 is formed on a P-type semiconductor substrate 1 via a first gate insulating film 2 and further via a second gate insulating film 4. The control gate 5 is formed. Then, an oxide film 6 having an appropriate thickness is formed on these upper surfaces. Next, as shown in FIG. 2B, using these as a mask, relatively high concentration arsenic ions (N-type impurities) are ion-implanted from above to form a source 6a and a drain 6b. And
As shown in FIG. 2C, a relatively low concentration of phosphorus ions (N-type impurities) is obliquely implanted at a predetermined angle θ 1 = 45 degrees to form the electric field relaxation layer 7. In the present embodiment, the predetermined angle θ 1 = 45 degrees, but the predetermined angle θ 1 can be set in a range of about 0 to 70 degrees.

【0017】さらに、図2(d)に示すように、ボロン
イオン(P型不純物)を加速電圧70keV、ドーズ量
1.1×1014/cm-3でかつ前記角度θ1 よりも大き
な所定の角度θ2 =60度をもって斜めイオン注入し、
Pポケットと呼ばれる基板濃度よりも不純物濃度が高い
P型領域8を電界緩和層7の周囲に形成する。本実施形
態においては、所定角度θ2 =60度にしているが、所
定角度θ2 は、先に設定されたθ1 よりも約10度程度
以上大きい角度として、約10度〜80度程度の範囲に
設定することができる。
Further, as shown in FIG. 2D, boron ions (P-type impurities) are accelerated at an acceleration voltage of 70 keV, a dose of 1.1 × 10 14 / cm -3 and a predetermined angle larger than the angle θ 1. Oblique ion implantation with an angle θ 2 = 60 degrees,
A P-type region 8 called a P pocket having an impurity concentration higher than the substrate concentration is formed around the electric field relaxation layer 7. In the present embodiment, although the predetermined angle theta 2 = 60 degrees, the predetermined angle theta 2 is as large or larger angle of about 10 degrees than theta 1 which is set previously, of about 10 to 80 degrees Can be set to a range.

【0018】その後、図2(e)に示すように、ドレイ
ン6b側をフォトレジスト9で覆い、ソース6a側にリ
ンイオンを注入して高いソース耐圧を確保するためのソ
ース電界緩和層10を形成する。このとき、N型のソー
ス電界緩和層10の不純物濃度をP型領域8の不純物濃
度よりも高くすることで、ソース6a側のP型領域8は
キャンセルされる。
Thereafter, as shown in FIG. 2E, the drain 6b side is covered with a photoresist 9, and phosphorus ions are implanted into the source 6a side to form a source electric field relaxation layer 10 for securing a high source withstand voltage. . At this time, the P-type region 8 on the source 6a side is canceled by setting the impurity concentration of the N-type source electric field relaxation layer 10 higher than the impurity concentration of the P-type region 8.

【0019】次に、熱処理を施し注入された各イオンを
拡散(活性化)させる。このとき、電界緩和層7の下層
部にあるP型領域(以下、P型領域下部という)8bの
不純物濃度は電界緩和層7のチャネル領域側にあるP型
領域(以下、P型領域側部という)8aの不純物濃度よ
り低く形成される。その後、図2(f)に示すように、
全面にBPSG膜等の層間絶縁膜11を形成し、ソース
6a及びドレイン6bに達するように層間絶縁膜11の
一部を開口し、コンタクト孔を形成する。そして、アル
ミニウム等の金属膜を蒸着法やスパッタ法又は化学気相
成長法等により成膜し、パターニングしてソース配線1
2a、ドレイン配線12bを形成し、フラッシュメモリ
トランジスタが完成する。
Next, heat treatment is performed to diffuse (activate) the implanted ions. At this time, the impurity concentration of the P-type region (hereinafter, referred to as the lower part of the P-type region) 8b in the lower layer portion of the electric field relaxation layer 7 is set to the P-type region (hereinafter, the P-type region side portion) on the channel region side of the electric field relaxation layer 7. 8a). Then, as shown in FIG.
An interlayer insulating film 11 such as a BPSG film is formed on the entire surface, a part of the interlayer insulating film 11 is opened to reach the source 6a and the drain 6b, and a contact hole is formed. Then, a metal film such as aluminum is formed by a vapor deposition method, a sputtering method, a chemical vapor deposition method, or the like, and is patterned to form a source wiring 1.
2a and the drain wiring 12b are formed, and the flash memory transistor is completed.

【0020】ここで、リンイオン注入を角度θ1 =45
度にて行った場合において、ボロンイオン注入を角度θ
2 =60度にしたときに注入されたP型不純物の不純物
濃度分布のシミュレーション解析を図3に示し、また、
注入したボロンイオンを熱拡散させた後におけるP型不
純物の不純物濃度分布をシミュレーション解析を図4に
示す。
Here, the phosphorus ion implantation is performed at an angle θ 1 = 45.
Degrees, the boron ion implantation is performed at the angle θ.
FIG. 3 shows a simulation analysis of the impurity concentration distribution of the P-type impurity implanted when 2 = 60 degrees.
FIG. 4 shows a simulation analysis of the impurity concentration distribution of the P-type impurities after the implanted boron ions are thermally diffused.

【0021】図4に示すように、P型領域下部8bが、
P型領域側部8aの濃度より低く形成されている。図3
に示すように、リンイオン及びボロンイオンを注入した
直後において、電界緩和層7のチャネル部側面において
は、電界緩和層7を通り抜けて注入されたボロンイオン
は多量であり、また、電界緩和層7の下層部において
は、電界緩和層7を通り抜けて注入されたボロンは少量
であることがわかる。
As shown in FIG. 4, the lower portion 8b of the P-type region is
It is formed lower than the concentration of the P-type region side portion 8a. FIG.
As shown in FIG. 5, immediately after phosphorus ions and boron ions are implanted, a large amount of boron ions are injected through the electric field relaxation layer 7 on the side surface of the channel portion of the electric field relaxation layer 7. In the lower layer portion, it can be seen that a small amount of boron is injected through the electric field relaxation layer 7.

【0022】具体的にP型領域8を形成するために注入
されたイオンの濃度分布を見てみると、P型領域側部8
aでは、13×1017/cm-3の濃度におけるボロンイ
オンが介在しており、P型領域下部8bでは、5×10
17/cm-3の濃度におけるボロンが介在している。さら
に、その後の熱処理によるボロンイオンの拡散はリンイ
オン等のN型不純物ともお互いに影響を及ぼしながら拡
散されるため、図4に示すように、そのN型不純物の高
濃度領域、例えば、電界緩和層7内に存在するボロンイ
オンは電界緩和層7の下層部へ拡散されにくくなるとい
う効果もある。
Looking specifically at the concentration distribution of the ions implanted to form the P-type region 8, the P-type region side 8
a, boron ions at a concentration of 13 × 10 17 / cm -3 are interposed, and 5 × 10 17 / cm 3 in the lower portion 8b of the P-type region.
Boron at a concentration of 17 / cm -3 is interposed. Further, since the diffusion of boron ions by the subsequent heat treatment is performed while affecting the N-type impurities such as phosphorus ions while affecting each other, as shown in FIG. 4, a high-concentration region of the N-type impurities, for example, an electric field relaxation layer There is also an effect that boron ions existing in the layer 7 are less likely to be diffused into a lower layer portion of the electric field relaxation layer 7.

【0023】このため、P型領域下部8bは、P型領域
側部8aより不純物濃度が低く形成される。また、電界
緩和層7を通り抜けて注入されるボロンイオンの量は、
角度θ1 、角度θ2 の大きさによって変化する。具体的
には、角度θ1 と角度θ2 の関係は、以下のように示さ
れる。図5〜図7に、リンイオン注入角度θ1 =45度
として、ボロンイオン注入の角度θ2 を変化させたとき
における、熱拡散後のイオン濃度分布のシミュレーショ
ン解析を示す。図5は、角度θ2 =30度、図6は、角
度θ2 =45度、図7は、角度θ2 =75度としてボロ
ンイオン注入を行っている。
For this reason, the lower portion 8b of the P-type region has a lower impurity concentration than the side portion 8a of the P-type region. The amount of boron ions implanted through the electric field relaxation layer 7 is:
It changes depending on the magnitude of the angle θ 1 and the angle θ 2 . Specifically, the relationship between the angles θ 1 and θ 2 is shown as follows. FIGS. 5 to 7 show simulation analysis of the ion concentration distribution after thermal diffusion when the boron ion implantation angle θ 2 is changed with the phosphorus ion implantation angle θ 1 = 45 degrees. 5 is an angle θ 2 = 30 degrees, FIG. 6 is an angle θ 2 = 45 degrees, and FIG. 7 is an angle θ 2 = 75 degrees.

【0024】図5のように、角度θ1 >角度θ2 の場合
においては、P型領域下部8bとP型領域側部8aのボ
ロンイオンの濃度は均等になっている。また、図6のよ
うに、角度θ1 =角度θ2 の場合においては、P型領域
下部8bのボロンイオンがP型領域8aより若干少なく
なっているが、十分に低くなっていない。そして、図7
のように、角度θ1 <角度θ2 の場合においては、P型
領域下部8bは、P型領域8aのボロンイオンの濃度よ
り十分に低く形成されている。
As shown in FIG. 5, when angle θ 1 > angle θ 2 , the concentration of boron ions in the lower portion 8b of the P-type region and the side portion 8a of the P-type region are equal. Further, as shown in FIG. 6, when the angle θ 1 = the angle θ 2 , the boron ions in the lower part 8b of the P-type region are slightly smaller than those in the P-type region 8a, but are not sufficiently low. And FIG.
As described above, when the angle θ 1 <the angle θ 2 , the lower portion 8b of the P-type region is formed to be sufficiently lower than the concentration of boron ions in the P-type region 8a.

【0025】これに基づき、シミュレーション解析によ
り角度θ1 を0度〜70度の範囲で変化させた場合にお
いて、P型領域下部8bが、P型領域8aよりボロンイ
オンの濃度が低く形成されるようにするためには、角度
θ2 が角度θ1 より大きくなければならない。また、ボ
ロンイオンの注入深さや注入されたイオン量は、加速電
圧やドーズ量に関係する。
Based on this, when the angle θ 1 is changed in the range of 0 ° to 70 ° by the simulation analysis, the lower portion 8b of the P-type region is formed to have a lower boron ion concentration than the P-type region 8a. to the angle theta 2 must be greater than the angle theta 1. The implantation depth of boron ions and the amount of implanted ions are related to the acceleration voltage and the dose.

【0026】従って、このシミュレーション解析に基づ
き、ボロンイオン注入の入射角度θ 2 、加速電圧、ドー
ズ量を調節することにより、P型領域下部8bの濃度
を、P型領域側部8aに比し、十分に薄く形成すること
ができる。このように、フラッシュメモリトランジスタ
において、ドレイン6b側のP型領域下部8bの濃度が
低く抑えられているため、電界緩和層7等とP型領域8
との間の拡散容量の増加が抑制され、しかも、チャネル
領域側には、ホットキャリアの発生率を高めるのに十分
な高い濃度をもつP型領域側部8aが形成されているた
め、フラッシュメモリのスイッチング速度を遅くするこ
となくメモリの書き込み速度を向上できる。 (第2実施形態)図8に、本発明をフラッシュメモリト
ランジスタに適用した第2実施形態を示す。図8に基づ
き、本実施形態におけるフラッシュメモリトランジスタ
の製造方法を説明する。なお、本実施形態において第1
実施形態と同様の部分については省略する。
Therefore, based on this simulation analysis,
Incident angle θ of boron ion implantation Two, Acceleration voltage, do
By adjusting the shift amount, the concentration in the lower portion 8b of the P-type region is reduced.
Is formed sufficiently thinner than the P-type region side portion 8a.
Can be. Thus, the flash memory transistor
The concentration of the lower portion 8b of the P-type region on the drain 6b side
Since it is kept low, the electric field relaxation layer 7 and the like and the P-type region 8
The increase in the diffusion capacity between the
On the region side, sufficient to increase the hot carrier generation rate
P-type region 8a having a very high concentration is formed.
The flash memory switching speed.
It is possible to improve the writing speed of the memory. (Second Embodiment) FIG.
A second embodiment applied to a transistor is shown. Based on FIG.
The flash memory transistor according to the present embodiment
Will be described. Note that, in the present embodiment, the first
Parts similar to those in the embodiment will be omitted.

【0027】まず、図8(a)〜(d)に示す第1実施
形態と同様の手順を踏まえて、図8(d)に示すよう
に、P型半導体基板1における不純物濃度よりも高い濃
度のP型領域8を形成する。このとき、第1実施形態と
同様に、P型領域下部8bは、P型領域側部8aよりも
ボロンイオンの濃度が低く形成される。この後、図8
(e)に示すように、リン等のN型不純物を前記角度θ
2 =60度よりも小さな所定角度θ3 =45度をもって
斜めイオン注入する。本実施形態においては、所定角度
θ3 =45度にしているが、所定角度θ3 は、先に設定
されたθ2 よりも小さい角度として、約0度〜70度程
度の範囲に設定することができる。
First, based on the same procedure as in the first embodiment shown in FIGS. 8A to 8D, as shown in FIG. 8D, a concentration higher than the impurity concentration in the P-type semiconductor substrate 1. Is formed. At this time, similarly to the first embodiment, the lower portion 8b of the P-type region has a lower boron ion concentration than the side portion 8a of the P-type region. After this, FIG.
As shown in (e), an N-type impurity such as phosphorus is
Oblique ion implantation is performed at a predetermined angle θ 3 = 45 degrees smaller than 2 = 60 degrees. In the present embodiment, the predetermined angle θ 3 = 45 degrees. However, the predetermined angle θ 3 is set to an angle smaller than the previously set θ 2 and is set in a range of about 0 to 70 degrees. Can be.

【0028】このように、P型領域下部8bにN型不純
物を注入すると、注入されたP型不純物とN型不純物が
打ち消し合い、P型領域下部8bの正味の不純物濃度
(ネット値)が低くなる。具体的には、図9に示すフラ
ッシュメモリトランジスタのA−A線上における不純物
濃度特性を図10、図11に示す。図10は、砒素イオ
ン注入前における不純物濃度特性図であり、図11は、
砒素イオン注入後における不純物濃度特性図である。こ
れら、図10、図11に示されるように、P型領域下部
8bにおける正味の不純物濃度は、リンイオン注入後の
方が低くなっている。
As described above, when the N-type impurity is implanted into the lower portion 8b of the P-type region, the implanted P-type impurity and the N-type impurity cancel each other, so that the net impurity concentration (net value) of the lower portion 8b of the P-type region becomes lower. Become. Specifically, FIGS. 10 and 11 show the impurity concentration characteristics on the line AA of the flash memory transistor shown in FIG. FIG. 10 is an impurity concentration characteristic diagram before arsenic ion implantation, and FIG.
FIG. 4 is a graph showing impurity concentration characteristics after arsenic ion implantation. As shown in FIGS. 10 and 11, the net impurity concentration in the lower portion 8b of the P-type region is lower after phosphorus ion implantation.

【0029】また、このとき、注入されるリンイオンが
P型領域下部8bに、主に到達するように注入時の加速
電圧を設定すれば、P型領域下部8bの正味の不純物濃
度をP型半導体基板1と同等にすることができる。つま
り、P型領域下部8bを完全にキャンセルすることがで
きる。そして、第1実施形態と同様に、図8(f)に示
すように、ドレイン6b側をフォトレジスト9で覆い、
ソース6a側にリンイオンを注入して高いソース耐圧を
確保するためのソース電界緩和層10を形成する。そし
て、図8(g)に示すように、BPSG膜等の層間絶縁
膜11を形成し、この層間絶縁膜11にコンタクト孔を
空け、ソース電極12a、ドレイン電極12bを形成し
て、フラッシュメモリトランジスタが完成する。
At this time, if the acceleration voltage at the time of implantation is set so that the implanted phosphorus ions mainly reach the lower portion 8b of the P-type region, the net impurity concentration of the lower portion 8b of the P-type region can be reduced. It can be made equivalent to the substrate 1. That is, the lower part 8b of the P-type region can be completely canceled. Then, similarly to the first embodiment, as shown in FIG. 8F, the drain 6b side is covered with a photoresist 9, and
Phosphorus ions are implanted into the source 6a to form a source electric field relaxation layer 10 for securing a high source breakdown voltage. Then, as shown in FIG. 8 (g), an interlayer insulating film 11 such as a BPSG film is formed, a contact hole is formed in the interlayer insulating film 11, a source electrode 12a and a drain electrode 12b are formed, and a flash memory transistor is formed. Is completed.

【0030】上述したように、N型不純物を所定角度θ
3 でイオン注入することにより、さらに効果的にP型領
域下部8bの濃度を低くすることができ、P型領域側部
8aの濃度のみを高くしたPポケット構造を形成するこ
とができる。これにより、より効果的に第1実施形態と
同様の効果が得られる。なお、フラッシュメモリトラン
ジスタは、通常多数のビットを同時に形成するため、各
ビットが近接していてイオン注入の角度θ2 をあまり十
分に取れない場合においては、リンイオン等を注入して
P型領域下部8bにおける正味の不純物濃度を調節する
方法は有効である。
As described above, the N-type impurity is deposited at a predetermined angle θ.
By performing ion implantation in step 3 , the concentration of the P-type region lower portion 8b can be more effectively reduced, and a P-pocket structure in which only the concentration of the P-type region side portion 8a is increased can be formed. Thereby, the same effect as the first embodiment can be obtained more effectively. Since a flash memory transistor normally forms a large number of bits at the same time, when each bit is close to each other and the ion implantation angle θ 2 cannot be sufficiently obtained, phosphorus ions or the like are implanted to form a lower portion of the P-type region. The method of adjusting the net impurity concentration in 8b is effective.

【0031】なお、本実施形態においては、角度θ1
角度θ2 の大小関係は、第1、第2実施形態に示すよう
に角度θ1 <角度θ2 でなくてもよく、例えば、角度θ
1 =角度θ2 であってもよい。具体的には、電界緩和層
7の周囲にP型領域8が形成できるように加速電圧、ド
ーズ量を調整して、ボロンイオン注入を行ったのち、そ
れに合わせて角度θ3 を調整すればよいため、角度θ1
>角度θ2 であってもよい。 (他の実施形態)第1、第2実施形態において、半導体
基板1にP型半導体を用いて、ソース6a、ドレイン6
b、電界緩和層7をそれぞれN型不純物にて形成してい
るが、半導体基板1にN型半導体を用いて、ソース6a
等をP型不純物を用いて形成してもよい。また、必要に
応じてウェル領域を形成し、その領域に上記第1、第2
実施形態に示した半導体記憶装置を形成してもよい。
In the present embodiment, the magnitude relationship between the angle θ 1 and the angle θ 2 may not be the angle θ 1 <the angle θ 2 as shown in the first and second embodiments. θ
It may be a 1 = angle theta 2. Specifically, after adjusting the acceleration voltage and the dose so that the P-type region 8 can be formed around the electric field relaxation layer 7, boron ions are implanted, and the angle θ 3 may be adjusted accordingly. The angle θ 1
> May be an angle θ 2. (Other Embodiments) In the first and second embodiments, the source 6a and the drain 6 are formed by using a P-type semiconductor for the semiconductor substrate 1.
b, the electric field relaxation layer 7 is formed of an N-type impurity, respectively.
May be formed using a P-type impurity. Further, a well region is formed if necessary, and the first and second wells are formed in the well region.
The semiconductor memory device described in the embodiment may be formed.

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

【図1】本発明の一実施形態における半導体装置の断面
図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】第1実施形態におけるフラッシュメモリトラン
ジスタの製造手順を示す工程図である。
FIG. 2 is a process chart showing a procedure for manufacturing a flash memory transistor in the first embodiment.

【図3】熱処理前における各イオンの分布図である。FIG. 3 is a distribution diagram of each ion before a heat treatment.

【図4】熱処理後における各イオンの分布図である。FIG. 4 is a distribution diagram of each ion after heat treatment.

【図5】ボロンイオンをθ2 =30度にてイオン注入を
行ったときにおける各イオンの分布図である。
FIG. 5 is a distribution diagram of boron ions when boron ions are implanted at θ 2 = 30 degrees.

【図6】ボロンイオンをθ2 =45度にてイオン注入を
行ったときにおける各イオンの分布図である。
FIG. 6 is a distribution diagram of each ion when boron ions are implanted at θ 2 = 45 degrees.

【図7】ボロンイオンをθ2 =75度にてイオン注入を
行ったときにおける各イオンの分布図である。
FIG. 7 is a distribution diagram of boron ions when ions are implanted at θ 2 = 75 degrees.

【図8】第2実施形態におけるフラッシュメモリトラン
ジスタの製造手順を示す工程図である。
FIG. 8 is a process chart showing a procedure for manufacturing a flash memory transistor according to the second embodiment.

【図9】フラッシュメモリトランジスタの模式図であ
る。
FIG. 9 is a schematic diagram of a flash memory transistor.

【図10】リンイオン注入前におけるイオン濃度を示す
説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing an ion concentration before phosphorus ion implantation.

【図11】リンイオン注入後におけるイオン濃度を示す
説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing ion concentration after phosphorus ion implantation.

【図12】従来におけるフラッシュメモリトランジスタ
の製造手順を示す工程図である。
FIG. 12 is a process chart showing a conventional procedure for manufacturing a flash memory transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…P型半導体基板、2…第1のゲート絶縁膜、3…フ
ローティングゲート、4…第2のゲート絶縁膜、5…コ
ントロールゲート、6a…ソース、6b…ドレイン、7
…電界緩和層、8…P型領域、8a…P型領域側部、8
b…P型領域下部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... P type semiconductor substrate, 2 ... First gate insulating film, 3 ... Floating gate, 4 ... Second gate insulating film, 5 ... Control gate, 6a ... Source, 6b ... Drain, 7
... Electric field relaxation layer, 8 ... P-type region, 8a ... P-type region side, 8
b: Lower part of P-type region.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 29/78 21/336 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 29/78 21/336

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型の半導体基板(1)の表層部
に形成された第2導電型のソース(6a)、ドレイン
(6b)と、 前記ソース(6a)、ドレイン(6b)間のチャネル領
域の上部にゲート絶縁膜(2、4)を介して形成された
2層ゲート電極(3、5)と、 前記ドレイン(6b)の前記チャネル領域側に形成され
た第2導電型の電界緩和層(7)と、 前記電界緩和層(7)の前記チャネル領域側に形成さ
れ、前記半導体基板(1)よりも不純物濃度の高い第1
導電型領域(8a)を有し、 前記電界緩和層(7)の底面に接する第1導電型領域
(8b)は、前記電界緩和層(7)の前記チャネル領域
側に形成された前記第1導電型領域(8a)よりも正味
の不純物濃度が低くなっていることを特徴とする半導体
記憶装置。
A first conductive type source (6a) and a drain (6b) formed on a surface layer of a first conductive type semiconductor substrate (1); and a source (6a) and a drain (6b). A two-layer gate electrode (3, 5) formed above the channel region via a gate insulating film (2, 4); and a second conductivity type electric field formed on the channel region side of the drain (6b). A relaxing layer (7); a first layer formed on the channel region side of the electric field relaxing layer (7) and having a higher impurity concentration than the semiconductor substrate (1).
A first conductivity type region (8b) having a conductivity type region (8a) and in contact with a bottom surface of the electric field relaxation layer (7) is provided on the channel region side of the electric field relaxation layer (7). A semiconductor memory device characterized in that the net impurity concentration is lower than the conductivity type region (8a).
【請求項2】 前記電界緩和層(7)の底面に接する領
域(8b)は、前記半導体基板(1)よりも正味の不純
物濃度が高くなっていることを特徴とする請求項1に記
載の半導体記憶装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a region (8b) in contact with the bottom surface of the electric field relaxation layer (7) has a higher net impurity concentration than the semiconductor substrate (1). Semiconductor storage device.
【請求項3】 第1導電型の半導体基板(1)上にゲー
ト絶縁膜(2、4)を介して2層ゲート電極(3、5)
を形成し、この2層ゲート電極(3、5)の両側に位置
する前記半導体基板(1)の表層部に第2導電型のソー
ス(6a)、ドレイン(6b)を形成する工程と、 前記2層ゲート電極(3、5)をマスクにして、前記半
導体基板(1)の垂直方向に対して第1の角度(θ1
をもって斜めイオン注入を行い、第2導電型の電界緩和
層(7)を形成する工程と、 前記2層ゲート電極(3、5)をマスクにして、前記半
導体基板(1)の垂直方向に対して前記第1の角度(θ
1 )よりも大きな第2の角度(θ2 )をもって斜めイオ
ン注入を行い、前記電界緩和層(7)のチャネル領域側
及び前記電界緩和層(7)の底面に接する領域に第1導
電型領域(8a、8b)を形成する工程とを備えたこと
を特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
3. A two-layer gate electrode (3, 5) on a semiconductor substrate (1) of a first conductivity type via a gate insulating film (2, 4).
Forming a source (6a) and a drain (6b) of the second conductivity type in a surface layer portion of the semiconductor substrate (1) located on both sides of the two-layer gate electrodes (3, 5); Using the two-layer gate electrodes (3, 5) as a mask, a first angle (θ 1 ) with respect to the vertical direction of the semiconductor substrate ( 1 )
Forming an electric field relaxation layer (7) of the second conductivity type by oblique ion implantation, and using the two-layer gate electrodes (3, 5) as a mask in a direction perpendicular to the semiconductor substrate (1). And the first angle (θ
1 ) The oblique ion implantation is performed at a second angle (θ 2 ) larger than 1 ), and the first conductivity type region is formed in a region in contact with the channel region side of the electric field relaxation layer (7) and the bottom surface of the electric field relaxation layer (7). (8a, 8b). A method for manufacturing a semiconductor memory device, comprising:
【請求項4】 前記2層ゲート電極(3、5)をマスク
にして前記第2の角度(θ2 )よりも小さな第3の角度
(θ3 )をもって斜めイオン注入を行い、前記電界緩和
層(7)の底面に接する領域に形成された第1導電型領
域(8b)の正味の不純物濃度を低くする工程とを備え
たことを特徴とする請求項3に記載の半導体記憶装置の
製造方法。
4. An oblique ion implantation at a third angle (θ 3 ) smaller than the second angle (θ 2 ) using the two-layer gate electrodes (3, 5) as a mask, 4. The method according to claim 3, further comprising the step of reducing the net impurity concentration of the first conductivity type region (8b) formed in the region in contact with the bottom surface of (7). .
【請求項5】 第1導電型の半導体基板(1)上にゲー
ト絶縁膜(2、4)を介して2層ゲート電極(3、5)
を形成し、この2層ゲート電極(3、5)の両側に位置
する前記半導体基板(1)の表層部に第2導電型のソー
ス(6a)、ドレイン(6b)を形成する工程と、 ドレイン(6b)のチャネル領域側に、イオン注入によ
り、電界緩和層(7)を形成する工程と、 前記イオン注入を行う角度と異なる角度でイオン注入を
行い、前記電界緩和層(7)の前記チャネル領域側及び
前記電界緩和層(7)の底面に接する領域に不純物濃度
が前記半導体基板(1)よりも高い第1導電型領域(8
a、8b)を形成する工程とを有し、 前記電界緩和層(7)の前記チャネル領域側に形成する
第1導電型領域(8a)は、前記電界緩和層(7)の底
面に接する領域に形成する第1導電型領域(8b)より
も正味の不純物濃度を高くすることを特徴とする半導体
記憶装置の製造方法。
5. A two-layer gate electrode (3, 5) on a semiconductor substrate (1) of a first conductivity type via a gate insulating film (2, 4).
Forming a source (6a) and a drain (6b) of the second conductivity type on the surface layer portion of the semiconductor substrate (1) located on both sides of the two-layer gate electrodes (3, 5); Forming a field relaxation layer (7) by ion implantation on the channel region side of (6b); and performing ion implantation at an angle different from the angle at which the ion implantation is performed, thereby forming the channel of the field relaxation layer (7). A first conductivity type region (8) having a higher impurity concentration than the semiconductor substrate (1) is formed in a region side and a region in contact with the bottom surface of the electric field relaxation layer (7).
a, 8b), wherein the first conductivity type region (8a) formed on the channel region side of the electric field relaxation layer (7) is in contact with the bottom surface of the electric field relaxation layer (7) A method of manufacturing the semiconductor memory device, wherein the net impurity concentration is higher than that of the first conductivity type region (8b) formed in the semiconductor memory device.
【請求項6】 第1導電型の半導体基板(1)上にゲー
ト絶縁膜(2、4)を介して2層ゲート電極(3、5)
を形成し、この2層ゲート電極(3、5)の両側である
前記半導体基板(1)の表層部に第2導電型のソース
(6a)、ドレイン(6b)を形成する工程と、 前記2層ゲート電極(3、5)をマスクにしてイオン注
入を行い、第2導電型の電界緩和層(7)を形成する工
程と、 前記2層ゲート電極(3、5)をマスクにしてイオン注
入を行い、前記電界緩和層(7)の側面側及び底面に接
する領域に第1導電型領域(8a、8b)を形成する工
程と、 前記2層ゲート電極(3、5)をマスクにしてイオン注
入を行い、前記電界緩和層(7)の底面に接する領域に
形成された第1導電型領域(8b)の正味の不純物濃度
を低くする工程と、 を備えたことを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
6. A two-layer gate electrode (3, 5) on a semiconductor substrate (1) of a first conductivity type via a gate insulating film (2, 4).
Forming a source (6a) and a drain (6b) of the second conductivity type on the surface layer of the semiconductor substrate (1) on both sides of the two-layer gate electrodes (3, 5); Ion implantation using the layer gate electrodes (3, 5) as a mask to form a second conductivity type electric field relaxation layer (7); and ion implantation using the two-layer gate electrodes (3, 5) as a mask. Forming a first conductivity type region (8a, 8b) in a region in contact with the side surface and the bottom surface of the electric field relaxation layer (7); and ionizing using the two-layer gate electrode (3, 5) as a mask. Implanting to lower the net impurity concentration of the first conductivity type region (8b) formed in the region in contact with the bottom surface of the electric field relaxation layer (7). Manufacturing method.
【請求項7】 前記第1導電型領域(8a、8b)を形
成する工程におけるイオン注入は、前記半導体基板
(1)の垂直方向に対して所定角度(θ2 )をもって行
い、 前記第1導電型領域(8b)の正味の不純物濃度を低く
する工程におけるイオン注入は、前記所定角度(θ2
よりも小さい角度(θ3 )で行うことを特徴とする請求
項6に記載の半導体記憶装置の製造方法。
7. The ion implantation in the step of forming the first conductivity type regions (8a, 8b) is performed at a predetermined angle (θ 2 ) with respect to a vertical direction of the semiconductor substrate (1). The ion implantation in the step of lowering the net impurity concentration in the mold region (8b) is performed at the predetermined angle (θ 2 ).
7. The method for manufacturing a semiconductor memory device according to claim 6, wherein the method is performed at an angle smaller than the angle (θ 3 ).
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