JPS63301566A - Nonvolatile semiconductor memory and manufacture thereof - Google Patents
Nonvolatile semiconductor memory and manufacture thereofInfo
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- JPS63301566A JPS63301566A JP62136315A JP13631587A JPS63301566A JP S63301566 A JPS63301566 A JP S63301566A JP 62136315 A JP62136315 A JP 62136315A JP 13631587 A JP13631587 A JP 13631587A JP S63301566 A JPS63301566 A JP S63301566A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的」
(産業上の利用分野)
本発明は、不揮発性半導体メモリおよびその製造方法に
係シ、特にコントロールブートと7ローテインググート
と金有する情報の書き換えが可能な胱出し専用メモリセ
ルおよびその形成方法に関する。[Detailed Description of the Invention] [Objective of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a non-volatile semiconductor memory and a method for manufacturing the same, and particularly relates to a control boot, a rotating boot, and a method for rewriting the information contained in the memory. The present invention relates to a possible bladder extraction-only memory cell and a method of forming the same.
(従来の技術)
不揮発注半導体メモリ、たとえばEPROM(Erat
sabl@Programmabl@Read Onl
y Memory)のメモリセルに情報を書き込む場合
には、コントロールブートを正の高電位にして基板表面
にチャネルを形成し、ドレインに正の1圧を印加する。(Prior Art) Non-volatile semiconductor memory, such as EPROM (Erat
sabl@Programmable@Read Onl
When writing information into a memory cell (Memory), the control boot is set to a positive high potential to form a channel on the substrate surface, and a positive voltage of 1 voltage is applied to the drain.
このとき、チャネル内を走行する′磁子は、特にドレイ
ン近傍に発生した高電界によp高エネルギを受け、7ロ
ーテインググート下のM!3縁膜によるエネルギ障壁を
越えて7ローテインググートに電子かだ
注入されるように?−シ、この注入が行われた状態が書
き込み状態である。At this time, the magnetons traveling in the channel receive high energy p due to the high electric field generated especially near the drain, and the M! 3 So that the electron raft is injected into the 7 rotating guts over the energy barrier caused by the membrane? -The state in which this injection is performed is the write state.
ところで、上記メモリセルの構造の微細化のために、そ
のチャネル長を短かくシ、サラミクロン領域のチャネル
長を形成した場合には、前述のように高電圧を印加する
誓き込み動作時だけでなく、比較的低電圧で実行さnる
読み出し動作時においてもドレイン近傍に高電界が発生
する。このような読み出し動作時における高電界の発生
により、7ローティングr−}への電子の誤誓き込みが
発生し、記憶データを破壊する場合があり、長時間の動
作における信頼性の低下をきたす等の問題がある。By the way, in order to miniaturize the structure of the memory cell mentioned above, the channel length is shortened, and when the channel length is formed in the Saramicron region, it is necessary to shorten the channel length. In addition, a high electric field is generated near the drain even during a read operation performed at a relatively low voltage. Due to the generation of a high electric field during such a read operation, electrons may be erroneously inserted into the 7-rotating r-}, which may destroy stored data and reduce reliability during long-term operation. There are problems such as
そこで、このような読み出し動作時における誤動作を避
けるために、第7図に示すような構造のメモリセルが考
えら几ている。即ち、図中、71はP型のシリコン基板
、72および73はソースおよびドレインとなるN−敗
M、74はダート絶縁膜、75はフローティングダート
、76はコントロールブートであ9、さらに上記ドレイ
ンとなるN1敗層73のチャネル側にはN−拡散層77
が接して形成さnている。上記N−拡散層77の存在に
よって、ドレイン鎖酸での電界を緩和することができる
ので、前述したような読み出し動作時における誤動作を
防止することが可能である。Therefore, in order to avoid such a malfunction during a read operation, a memory cell having a structure as shown in FIG. 7 has been proposed. That is, in the figure, 71 is a P-type silicon substrate, 72 and 73 are N-type M which serve as sources and drains, 74 is a dirt insulating film, 75 is a floating dart, 76 is a control boot 9, and the drain and the drain are connected to each other. There is an N− diffusion layer 77 on the channel side of the N1 loss layer 73.
are formed in contact with each other. Due to the presence of the N- diffusion layer 77, the electric field in the drain chain acid can be relaxed, so that it is possible to prevent malfunctions during the read operation as described above.
しかし、上記したような不純+1!lJ譲度が低い低濃
朋領域(N−拡散層77)を用いたセルfイ造は、誓込
み特性が悪いという重大な欠点がある。即ち、N″″拡
散層77によってドレイン電界を下げているので、チャ
ネル領域を走行する電子に充分なエネルギを与えること
ができず、7ローテイングy −ト75への成子の注入
効率が低下するからである。However, impurity +1 as mentioned above! The cell structure using a low density region (N-diffusion layer 77) with low IJ yield has a serious drawback of poor insertion characteristics. That is, since the drain electric field is lowered by the N″″ diffusion layer 77, sufficient energy cannot be given to the electrons traveling in the channel region, and the efficiency of injection of adult atoms into the 7-rotating Y-t 75 decreases. It is from.
上記したような問題点を解決するために、本願出願人は
既に特願昭61年308610号により提案を行った。In order to solve the above-mentioned problems, the applicant of the present application has already made a proposal in Japanese Patent Application No. 308610 of 1988.
この提案は、前記N−拡散層77の表面領域にN+領領
域形成することによって、書込み動作時に電流が上記N
+領領域流nるようになり、フローティングダート75
への電子の注入効率を高くすることが可能になる。In this proposal, by forming an N+ region in the surface region of the N- diffusion layer 77, the current is
+ Floating dart 75 now flows in the territory area
This makes it possible to increase the efficiency of electron injection into.
しかし、上記誉き込み動作時に、チャネル領域の深い部
分にチャネルパスが発生し易いので、ドレイン部に十分
な高電界が発生し難く、必らずしも7ローテインググー
トへの成子の注入効率が十分高いとは云えない。However, during the above-mentioned implantation operation, channel passes are likely to occur deep in the channel region, making it difficult to generate a sufficiently high electric field in the drain region, which does not necessarily reduce the injection efficiency of the 7-rotating gate. cannot be said to be sufficiently high.
(発明が解決しようとする問題点フ
不発明は、前記したように7ローテイングr−トを有す
る従来の不揮発性メモリセルは読み出し動作時の誤動作
を防ごうとするとその書込み待性が悪化してしまうとい
う問題点を改善すべくなされたもので、読み出し動作時
における誤動作を防止し得ると共に書込み特性も良好な
不揮発性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。(Problems to be Solved by the Invention) As mentioned above, in the conventional non-volatile memory cell having 7 rotations, if an attempt is made to prevent malfunction during a read operation, the write stability deteriorates. The object of this invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory that can prevent malfunctions during read operations and also has good write characteristics, and a method for manufacturing the same.
[発明の構成]
(問題点を解決するための手段)
本発明の不揮発性半導体メモリは、フローティングゲー
トを有する不揮発性メモリセルにおけるドレイン(また
はソースの少なくとも一方)のチャネル領域側に上記領
域よりも低濃度の低濃度領域を有し、この低濃度の領域
の表面に、この低濃度領域よりも高濃度の高濃度領域を
有し、さらに前記低一度領域と半導体基板との間で上記
低濃度領域よりも基板側に深く入った領域に上記半導体
基板と同導電型であって半導体基板よりも高鏝厩の領域
が形成さnていることを特徴とする。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The nonvolatile semiconductor memory of the present invention has a nonvolatile semiconductor memory having a floating gate on the side of the channel region of the drain (or at least one of the sources) than the above region. a low concentration region having a low concentration, a high concentration region having a higher concentration than the low concentration region on the surface of the low concentration region, and further having a high concentration region having a higher concentration than the low concentration region; The semiconductor device is characterized in that a region having the same conductivity type as the semiconductor substrate and having a higher pitch than the semiconductor substrate is formed in a region deeper into the substrate side than the semiconductor substrate.
また、本発明の不揮発性半導体メモリの製造方法は、メ
モリセルのフローティングダートを形成したのち、少な
くとも70−テインググートをマスクとして半導体基板
よりも高濃度の領域を形成するために半導体基板と同導
電型の第1の不純物のイオンを半導体基板に注入し、こ
ののち半導体基板とは逆4電型の第2の不純物のイオン
を半導体基板に注入し、こののち異なるドーズ量で第2
の不純物のイオンを半導体基板に注入し、次に前記フロ
ーティングダートの側面部にシリコン酸化膜を堆積し、
少なくとも上記フローティングダートをマスクとしてソ
ースまたはドレイン全形成するために第2の不純物のイ
オンを半導体基板に注入することを特徴とする。Further, in the method for manufacturing a non-volatile semiconductor memory of the present invention, after forming a floating dart of a memory cell, a region having a higher concentration than the semiconductor substrate is formed using at least a 70-meter dirt as a mask. A first impurity ion of the same type is implanted into the semiconductor substrate, and then a second impurity ion of a quaternary electric type opposite to that of the semiconductor substrate is implanted into the semiconductor substrate, and then a second impurity ion is implanted at a different dose.
implanting impurity ions into the semiconductor substrate, then depositing a silicon oxide film on the side surface of the floating dart,
The method is characterized in that second impurity ions are implanted into the semiconductor substrate to completely form the source or drain using at least the floating dart as a mask.
(作用)
前記したような不純@濃度の分布を有する不揮発性メモ
リセルによれば、読み出し動作時には低濃度領域の存在
によってドレイン電界が低くなp1チャネル直流は上記
低濃度領域金離nるようになり、70−テインググート
への電子の注入効率が低減し、−1き込みの発生率は低
下する。また、ドレイ/およびコントロールゲートに高
電圧が印加さnる齋き込み動作時においては、ドレイン
に隣接する高濃度領域に高いドレイン電界が発生し、チ
ャネル電流が上記高濃度領域を通過するのでホットキャ
リアの発生が増す。さらに、半導体基板と同4″r!L
ffiの高濃度領域の存在によって、ドレインに高′醒
圧が印加されたときにソース・ドレイン間のチャネル領
域の深い部分にチャネルノ々スが発生することを抑制す
ることが可能になり、ドレイン部に高電界が発生し易く
なる。(Function) According to the non-volatile memory cell having the impurity concentration distribution as described above, during a read operation, the drain electric field is low due to the presence of the low concentration region, and the p1 channel direct current is separated from the low concentration region. Therefore, the efficiency of electron injection into the 70-teinggut is reduced, and the incidence of -1 injection is reduced. In addition, during the input operation in which a high voltage is applied to the drain/control gate, a high drain electric field is generated in the highly doped region adjacent to the drain, and the channel current passes through the highly doped region, resulting in hot water. The occurrence of carriers increases. Furthermore, the same 4″r!L as the semiconductor substrate
The presence of the high concentration region of ffi makes it possible to suppress the generation of channel noise in the deep part of the channel region between the source and drain when a high dielectric pressure is applied to the drain. A high electric field is likely to be generated in the area.
(実施列)
以下、図面を参照して本発明の一実施fIlをNチャネ
ルEPROM (C適用した場合について詳細に説明す
る。(Implementation Series) Hereinafter, a case in which one embodiment of the present invention is applied to an N-channel EPROM (C) will be described in detail with reference to the drawings.
第1図(a)乃至(g)はEPROMの製造工程におけ
る半導体ウェハの一部分の断面構造を示している。この
製造工程において、先ず第1図(a)に示すように、半
導体基板1上に通常の索子分離法により所望の素子分離
領域2を形成し、素子領域にf−)絶縁膜3を形成する
。次に、セル予定領域の所望領域にセルのd I[’+
5圧コントロール用のイオン注入を行ったのち第1図(
b)に示すように、基板全面に第1の多結晶シリコン膜
4をLPCVD法(減圧気相成長法)により2000X
の厚さとなるように形成し、上記多結晶シリコン膜4上
に熱酸化法によりシリコン酸化膜5を150Xの厚さと
なるように形成する。さらに、LPCVD法によジシリ
コン窒化膜611soXの厚さとなるように形成したの
ち、EPROMセル(メモリセル)のフローティングダ
ートを形成するために所望の72ターンのレソスト・や
ターン7fjr形成し、このレソストパターン7をマス
クとして前記シリコン屋化膜6、シリコン酸化膜5、第
1の多結晶シリコン膜4をカロエする。このトキ、メモ
リセル形成用のメモリセル領域の断面構造は、第1図(
b)の左側部分によって代表的に示さn1メモリ周辺回
路を形成するための周辺領域のFfr面購造は、第1図
(b)の右側部分によって示されるように、第1の多結
晶シリコン膜4、シリコン酸化膜5、シリコン窒化膜6
がそnぞn除去さnている。次に、前記レソストパター
ン7を除去し、周辺回路に使用さnるMIS FET
(絶縁ダート型電界効果トランジスタ)のd類に応じて
閾値制御用の所望の不純物のイオン注入を行ったのち、
周辺領域のダート酸化膜3を除去し、基板1を洗浄する
。次に、基板全体を熱酸化し、第1図(e)に示すよう
に、基板上に300Xの厚さとなるようにシリコン酸化
膜3′を形成し、同時にメモリセル領域における第1の
多結晶シリコン膜4上に形成さnているシリコン窒化M
6上に10〜15Xの厚さとなるようにシリコン酸化膜
8を形成する。FIGS. 1(a) to 1(g) show a cross-sectional structure of a portion of a semiconductor wafer in the manufacturing process of an EPROM. In this manufacturing process, first, as shown in FIG. 1(a), a desired element isolation region 2 is formed on a semiconductor substrate 1 by a normal cable separation method, and an insulating film 3 is formed in the element region. do. Next, the cell d I['+
After performing ion implantation for 5-pressure control, Figure 1 (
As shown in b), a first polycrystalline silicon film 4 is deposited on the entire surface of the substrate by LPCVD (low pressure vapor deposition) at 2000X.
A silicon oxide film 5 is formed on the polycrystalline silicon film 4 to a thickness of 150× by thermal oxidation. Furthermore, after forming a di-silicon nitride film to a thickness of 611soX by the LPCVD method, a desired 72-turn resist pattern and a turn 7fjr are formed to form a floating dart of an EPROM cell (memory cell). Using pattern 7 as a mask, the silicon oxide film 6, silicon oxide film 5, and first polycrystalline silicon film 4 are etched. The cross-sectional structure of the memory cell area for forming memory cells is shown in Figure 1 (
The Ffr plane fabrication of the peripheral region for forming the n1 memory peripheral circuit, which is representatively shown by the left part of FIG. 4, silicon oxide film 5, silicon nitride film 6
It has been removed. Next, the resist pattern 7 is removed and the MIS FET used for the peripheral circuit is removed.
After performing ion implantation of a desired impurity for threshold control according to class d of (insulated dart type field effect transistor),
The dirt oxide film 3 in the peripheral area is removed and the substrate 1 is cleaned. Next, the entire substrate is thermally oxidized to form a silicon oxide film 3' with a thickness of 300X on the substrate as shown in FIG. Silicon nitride M formed on the silicon film 4
A silicon oxide film 8 is formed on the silicon oxide film 6 to a thickness of 10 to 15X.
この際、上記第1の多結晶シリコン膜4の側面部にその
酸化によるシリコン酸化膜9を形成する。At this time, a silicon oxide film 9 is formed on the side surface of the first polycrystalline silicon film 4 by oxidation thereof.
次に、LPCVD法により、基板全面に第2の多結晶シ
リコン膜10を3000Xの厚さとなるように形成する
。次に、第1図(d)に示すように、第2の多結晶シリ
コンPIX10上にLPCVD法によpオキシナイトラ
イド膜1zylooOXの厚さとなるように形成する。Next, a second polycrystalline silicon film 10 is formed to a thickness of 3000× over the entire surface of the substrate by LPCVD. Next, as shown in FIG. 1(d), a p-oxynitride film is formed on the second polycrystalline silicon PIX10 by the LPCVD method to a thickness of 1zylooOX.
このときの処理条件は、真空度は200Pa、反応ガス
は5ia2cz2 、N20、NH3i流量比で100
対250対500となるように加えたものであり、温度
は800℃である。ここで、第1図(d)に示す断面の
うち、メモリセル領域は、第1図(c)に示した断面に
おけるA−A’iに沿う断面を示しておシ、以後は第1
図(d)と同様の方向の断面を示す。次に、周知の露光
技術を用いて所望のト
1/−)スチノ4′メーン(図示せず)を形成し、メモ
リセル領域のワード線用レジストノンターンと周辺回路
FETの多結晶シリコンゲート用しソストパターンとを
同時に形成し、このレノストパターンをマスクとして、
第1図(、)に示すように、オキシナイトライド膜11
と第2の多結晶シリコン膜10とシリコン酸化MXsと
シリコン屋化膜6とシリコン酸化膜5を選択的にエツチ
ングする。次に、上記レノストパターンを除去し、基板
kffl浄したのち周辺領域をレジストで被覆し、前記
オキシナイトライド膜ノーをマスクとしてメモリセル領
域の第1の多結晶シリコン膜4を選択的にエツチングす
る。このようにして、前記第2の多結晶シリコンBII
Oからなるメモリセル領域ワード勝(コントロールゲー
ト)と周辺領域・ゲート電極および第1の多結晶シリコ
ン膜4からなるメモリセル領域フローティングゲートが
形成される。次に、上記コントロールダートと70−テ
インrl’−ト4fマスクとしてメモリセル領域に80
k@Vの加速電圧で5 X I Q”cm−2のドー
/l”量のボロン(B)イオンの注入を行い、引き続き
40 keyで2xlOcm のヒ素(As)イオンの
注入を行い、さらに50 keVで1×10 cln
のヒg (As)イオンの注入を行う。このとき、周辺
領域のNチャネルMO8FET形成部にも、上記メモリ
セル領域と同様にイオン注入を行うことができる。次に
、前記第2、第1の多結晶シリコンgxop4のエツチ
ング後に露出しているシリコン醒化膜3,3′全除去し
、基板全面を洗浄する。次に、第1図(f)に示すよう
に、シリコン基板表面にシリコン酸化膜12を300X
の厚さとなるように950℃、02雰囲気中で形成し、
LPCVD法により基板表面にシリコン酸化膜13を2
000Xの厚さとなるように形成する。次に、上記シリ
コン酸化膜12を異方性ドライエ、チング法によりエツ
チングし、多結晶シリコレノぐターンの側面部にシリコ
ン酸化M13を残存させる。次に、基板を洗浄したのち
、周辺領域のNチャネルMO8FETのソース領域、ド
レイン領域およびメモリセル領域のメモリセルトランジ
スタのソース領域、ドレイン領域に40に@vで5X1
0153−2のドー、l” Hノヒ素イオン(もしくは
リンイオン)を注入する。次に、基板全体に被覆用絶縁
膜としてCVD法による5toz膜を3000Xの厚さ
となるように形成し、さらにPSG (リンケイ酸jラ
ス)膜を100007.の厚さとなるように形成し、活
性化のために950℃で30分アニールしたのち電極配
線用コンタクト孔を開孔して所望のアルミニウム配線を
形成してEPROMを形成する。このようにして形成さ
れたEPROMにおけるEPROMセルは、第1図(S
)に示すような断面構造を有している。即ち、フローテ
ィングf−)4のソース側工、ソ部、ドレイン側エッソ
部の下方の基板に、拡散深さが異なると共に不純物濃度
が異なる2種のN−拡散層14.15が二重に重なって
形成さnている。このN−拡散層14゜15は、ソース
・ドレイン領域のN旭敢層16゜17よりも低濃度であ
って上記ソース・ドレイン領域にそれぞn接している。The processing conditions at this time were a vacuum degree of 200 Pa, a reaction gas of 5ia2cz2, and a flow rate ratio of N20 and NH3i of 100.
The ratio was 250:500, and the temperature was 800°C. Here, in the cross section shown in FIG. 1(d), the memory cell area is a cross section taken along line A-A'i in the cross section shown in FIG.
A cross section taken in the same direction as figure (d) is shown. Next, a desired T1/-) Stino 4' main (not shown) is formed using a well-known exposure technique, and a resist non-turn for the word line in the memory cell area and a polycrystalline silicon gate for the peripheral circuit FET are formed. and Sost pattern at the same time, and use this Renost pattern as a mask.
As shown in FIG. 1(,), the oxynitride film 11
Then, the second polycrystalline silicon film 10, silicon oxide MXs, silicon oxide film 6, and silicon oxide film 5 are selectively etched. Next, after removing the Renost pattern and cleaning the substrate, the peripheral area is covered with resist, and the first polycrystalline silicon film 4 in the memory cell area is selectively etched using the oxynitride film as a mask. do. In this way, the second polycrystalline silicon BII
A memory cell area word gate (control gate) consisting of O, a peripheral area/gate electrode, and a memory cell area floating gate consisting of the first polycrystalline silicon film 4 are formed. Next, the control dirt and the 70-tain rl'-to 4f mask are applied to the memory cell area.
Boron (B) ions were implanted at a do/l" amount of 5 x IQ" cm at an accelerating voltage of k@V, followed by arsenic (As) ions at a dose of 2 x lOcm at 40 keys, and then 50 1×10 cln at keV
Implantation of As (As) ions is performed. At this time, ion implantation can also be performed in the N-channel MO8FET forming portion in the peripheral region in the same manner as in the memory cell region. Next, after etching the second and first polycrystalline silicon gxops 4, the exposed silicon films 3 and 3' are completely removed and the entire surface of the substrate is cleaned. Next, as shown in FIG. 1(f), a silicon oxide film 12 is deposited on the surface of the silicon substrate at a
Formed at 950°C in 02 atmosphere to a thickness of
A silicon oxide film 13 is formed on the substrate surface by LPCVD method.
It is formed to have a thickness of 000X. Next, the silicon oxide film 12 is etched by an anisotropic dry etching method to leave silicon oxide M13 on the side surfaces of the polycrystalline silicon turns. Next, after cleaning the substrate, the source region and drain region of the N-channel MO8FET in the peripheral region and the source region and drain region of the memory cell transistor in the memory cell region are coated with a 5×1
0153-2, arsenic ions (or phosphorous ions) of 0153-2 are implanted.Next, a 5TOZ film with a thickness of 3000X is formed by CVD as a covering insulating film over the entire substrate, and then PSG ( A phosphosilicate film was formed to a thickness of 100,007 mm, annealed at 950°C for 30 minutes for activation, and contact holes for electrode wiring were formed to form desired aluminum wiring to form an EPROM. The EPROM cell in the EPROM thus formed is shown in FIG.
) It has a cross-sectional structure as shown in (). That is, two types of N- diffusion layers 14 and 15 with different diffusion depths and different impurity concentrations overlap in the substrate below the source side part, the drain part, and the drain side part of the floating f-)4. It is formed. The N- diffusion layers 14, 15 have a lower concentration than the N diffusion layers 16, 17 in the source/drain regions, and are in n contact with the source/drain regions, respectively.
この場合、上側(基板表面側)のN−拡散#15が下側
のN−拡散層14よυも不純物濃度が高い。さらに、上
記N−拡散層14.15のチャネル領域側に接してP+
拡散層I8が形成されている。In this case, the impurity concentration of the upper N-diffusion #15 (on the substrate surface side) is higher than that of the lower N-diffusion layer 14. Further, a P+
A diffusion layer I8 is formed.
上記構造において、ドレイン側のr−トエッジ下におけ
る典型的な不純物濃度分布は、第2図(1)に示すよう
に基板の深さをX1基板表面に溢う水平位置をYで表わ
すと、深さ方向については第2図(b)、水平方向につ
いては第2図(c) K示すようになる。上記深さ方向
におけるN型不純?磯度の変化率は第3図に示すように
基板深さが深くなるにつnて次第に大きくなり、ある深
さで極大値Pを持つという特徴がある。また、第2図(
b) 、 CC)において、P型不純物(ボロン)#′
i基板深さが深くなるにつれて濃度が低下し、ドレイン
からチャネル側に向うにつnて濃度が低下する分布を示
している。In the above structure, the typical impurity concentration distribution under the r-edge on the drain side is as shown in Figure 2 (1), where the depth of the substrate is represented by The horizontal direction is shown in FIG. 2(b), and the horizontal direction is shown in FIG. 2(c). N-type impurity in the depth direction above? As shown in FIG. 3, the rate of change in rockiness gradually increases as the depth of the substrate increases, and has a maximum value P at a certain depth. Also, Figure 2 (
b) In CC), P-type impurity (boron) #'
The concentration decreases as the depth of the i-substrate increases, and the concentration decreases from the drain toward the channel side.
上記構造を有するEPROMセルによnば、ソース16
、ドレイン15とチャネル領域との間に高濃度のP−散
層18が形成さnているので、高いドレイン電圧を印加
しても、所謂・ぐンチスルーと呼ばnる基板深部を電子
が流nる現象が発生し難い。According to the EPROM cell having the above structure, the source 16
Since a highly concentrated P- diffusion layer 18 is formed between the drain 15 and the channel region, even if a high drain voltage is applied, electrons do not flow deep into the substrate, which is called "gunchi through". This phenomenon is unlikely to occur.
従って、書き込み動作時にドレインに高電圧を印加する
ことが可能にftシ、ドレイン電界を高くすることが可
能になり、70−テインググート4への電子の注入効率
を高めることができる。さらに、ソース・ドレインのチ
ャネル側は、低濃度のN−拡散層14の内側にそれより
も若干高濃度のN−拡散層15が存在している。これに
より、r−ト電圧の低い読み出し動作時には、チャネル
を走行する電子は、ダートエツジ部でダート電位からの
影響が弱めらn1上記低濃度のN−拡散層14のところ
で基板の深い方向に下がり、このN−拡散層14内を通
過するようになる。従って、ドレイン電界が低められる
ほか、ホットエレクトロンの発生は基板の深いところで
多くなるので、70−テインググート4への電子の到達
率は減少する。一方、書き込み動作時においては、高い
ダート電圧が卯のnさnることがら、チャネルを走行す
る電子はダートエツジ下でf−)電位の影qlfcよシ
強く受けるので基板表面を流れ続け、高濃度のN−拡散
層15内を通過する。こnによシ、電子はより高電界の
部分を通過し、またホットエレクトロンの発生する場所
もより表面側に移る。従って、フローティングゲートJ
への電子の注入効率は増加し、書込み特性が向上する。Therefore, it is possible to apply a high voltage to the drain during a write operation, and it is possible to increase the drain electric field, thereby increasing the efficiency of electron injection into the drain 4. Further, on the channel side of the source/drain, an N- diffusion layer 15 with a slightly higher concentration exists inside the N- diffusion layer 14 with a lower concentration. As a result, during a read operation with a low r-to voltage, the influence of the dirt potential on electrons traveling through the channel is weakened at the dirt edge portion, and the electrons fall deeper into the substrate at the low-concentration N-diffusion layer 14. It comes to pass through this N- diffusion layer 14. Therefore, in addition to lowering the drain electric field, more hot electrons are generated deep in the substrate, and the rate of electrons reaching the 70-teinggut 4 is reduced. On the other hand, during a write operation, since a high dart voltage is applied, electrons traveling through the channel are more strongly affected by the f−) potential under the dart edge, so they continue to flow on the substrate surface, resulting in a high concentration. passes through the N- diffusion layer 15. As a result, electrons pass through areas with a higher electric field, and hot electrons are generated closer to the surface. Therefore, floating gate J
The efficiency of electron injection into the memory increases, and the write characteristics improve.
また、前記したような製造工程によ几ば、上記したよう
な効果を有するEPROMセルを既存の製造技術の組合
せによジ実現できる。しかも、第1図(、)に示した工
程において、′fJlの多結晶シリコン膜4を選択的に
工、チングする際にオキシナイトライドm1lkマスク
として使用しているので、たとえば5to2膜をマスク
とする場合に比べて上記多結晶シリコン膜4のサイドエ
ッチ址を低減させることがり能になシ、加工性が同上す
るという利点がある。Further, by using the manufacturing process as described above, an EPROM cell having the above-mentioned effects can be realized by combining existing manufacturing techniques. Moreover, in the process shown in FIG. 1(,), when selectively etching the polycrystalline silicon film 4 of 'fJl, it is used as an oxynitride m1lk mask, so for example, a 5to2 film can be used as a mask. There are advantages in that the side etch marks of the polycrystalline silicon film 4 can be reduced and the processability is the same as in the case where the polycrystalline silicon film 4 is used.
なお、本発明は上記実施例に限られるものではなり、N
−拡散1@14,15の形成工程として上記実施例では
ヒ素、ヒ素のイオン注入を行っ之が、リンCP)ヒ素の
イオン注入を行5ようにしてもよい。この場合、ドレイ
ン側のダートエツジ下の典型的な不純物分;f5は、X
方向については第4図に示すようになり、Y方向につい
ては第2図(c)に示したものと同様でおる。また、上
記の場合、EPROMセルの@面構造は第5図に示すよ
うになり、第1図(glに示した上記実施例のものに比
べてN−拡散層14とN1散層16,17との深さ関係
およびダートエツジ下の深さ方向の不純物a度の分布が
若干異なり、その他の部分は同一であるので同一符号を
付している。Note that the present invention is not limited to the above embodiments, and
- In the above embodiment, arsenic and arsenic ions are implanted as a step for forming the diffusions 1@14 and 15, but phosphorus CP) arsenic ions may be implanted as shown in row 5. In this case, the typical impurity content under the dart edge on the drain side; f5 is
The direction is as shown in FIG. 4, and the Y direction is the same as that shown in FIG. 2(c). In addition, in the above case, the @-plane structure of the EPROM cell becomes as shown in FIG. The depth relationship between the two and the distribution of the impurity degree in the depth direction under the dart edge are slightly different, but the other parts are the same and are therefore given the same reference numerals.
また、前記実施例では、N″″拡散層14.15をドレ
イン側、ソース側のそnぞれに設けたが、第6図に示す
ようにドレイン側のみに設けるようにしてもよい。この
場合、製造工程としては、フローティングゲート4月の
多結晶シリコンパターンの側面部にCVD法による5t
o2膜13を形成する剪ニ一層ノマスク′ft追〃口し
、メモリセル領域のソース側のみにヒ素をたとえば40
k@V、2X 10’ 5cm−2の高ドーズ址でイ
オン注入することにより実現可能である。このようなE
PROMセル購造にょn r(、ソース側のN″″拡散
層14.15が存在しないので、それによる寄生抵抗が
低減し、メモリセル電流が増大するという利点がある。Further, in the above embodiment, the N'''' diffusion layers 14.15 were provided on each of the drain side and the source side, but they may be provided only on the drain side as shown in FIG. In this case, as a manufacturing process, a 5t
Add a layer of mask to form the O2 film 13, and add arsenic, for example 40 ml, to only the source side of the memory cell area.
This can be achieved by ion implantation at a high dose of k@V, 2X 10' 5 cm-2. E like this
Since there is no N'''' diffusion layer 14, 15 on the source side of the PROM cell, there is an advantage that the parasitic resistance caused by it is reduced and the memory cell current is increased.
また、上記ソースおよびドレインを書込み時と読み出し
時とで逆に使用する(つまシ、畜込み時にはソース側の
N−散)fjl16をドレインとして使用し、読み出し
時にはN−拡散層14.15が設けらnているドレイン
側のN1散層17をドレインとして使用するンことが可
能であり、EPROMセルの信頼性が向上する。In addition, the source and drain are used reversely for writing and reading (with N-diffusion on the source side during storage) fjl16 is used as the drain, and N-diffusion layers 14 and 15 are provided during reading. It is possible to use the N1 dispersion layer 17 on the drain side as a drain, improving the reliability of the EPROM cell.
ま九、本発明の不揮発性半導体メモリは、メモリ集積回
路だけでなく、メモリ混載rバイスなどのオンチップ・
メモリにも適用でき、EPROMだけでなく一括消去型
のE2FROM等にも適用できることは勿論である。(9) The nonvolatile semiconductor memory of the present invention can be used not only for memory integrated circuits but also for on-chip devices such as memory-embedded devices.
It goes without saying that the invention can also be applied to memories, and can be applied not only to EPROMs but also to batch erase type E2FROMs and the like.
[発明の効果]
上述したように本発明によれば、読み出し動作時におけ
る誤動作を防止でき、誓込み動作時におけるホットキャ
リアの増大およびチャネル領域の深い部分でのチャネル
・ぐスの発生の抑制が可能であって、書込み特性も良好
な不揮発性半導体メモリおよびその製造方法全提供する
ことができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, malfunctions can be prevented during read operations, and increase in hot carriers and generation of channel gas in deep portions of the channel region can be suppressed during commit operations. Accordingly, it is possible to provide a nonvolatile semiconductor memory with good write characteristics and a method for manufacturing the same.
第1図(a)乃至(2)〕は本発明の不揮発性半導体メ
モリの製造方法の一実施例に係る各工程でのウェハ断面
の一部を示す図、第2図(a) l (b) l (c
) d第1図(g)のEPROMセルにおけるドレイン
のf−)エツジ下の基板深さ方向および基板表面に沿う
方向の不純物濃度分布を示す図、第3図は第2図(a)
のN型不純物濃度の変化率を示す図、第7図は本発明の
他の実施例に係るEPROMセルを示す断面図、第7図
はgv図のセルにおけるドレインのr−トエッジ下の基
板深さ方向の不純物開度分布を示す図、第6因は本発明
のさらに他の実施例に係るEPROMセルを示す断面図
、第7図は従来のEPROMセルを示す断面図である。
l・・・P型子導体基板、3,5,6.8・・・絶縁膜
、4・・・70−ティン1”l’−ト、10・・・コン
トロールr−ト、11・・・オキシナイトライド#l
2113・・・シリコン酸化層、14.15・・・N−
拡散層、16.17・・・Nt散層、18・・・P旭散
層1(a) to (2)] are views showing a part of a wafer cross section at each step in an embodiment of the nonvolatile semiconductor memory manufacturing method of the present invention, and FIG. 2(a) l (b) ) l (c
) dA diagram showing the impurity concentration distribution in the depth direction of the substrate and along the substrate surface below the f-) edge of the drain in the EPROM cell in Figure 1 (g), Figure 3 is the same as Figure 2 (a)
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an EPROM cell according to another embodiment of the present invention. FIG. The sixth factor is a cross-sectional view showing an EPROM cell according to still another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view showing a conventional EPROM cell. 1... P-type conductor substrate, 3, 5, 6.8... Insulating film, 4... 70-tin 1"l'-to, 10... Control r-to, 11... Oxynitride #l
2113...Silicon oxide layer, 14.15...N-
Diffusion layer, 16.17...Nt scattering layer, 18...P Asahi scattering layer
Claims (4)
面領域で互いに離れた位置に形成され、それぞれソース
またはドレイン領域となる前記第1導電型とは逆の第2
導電型の第1および第2の半導体領域と、この第1およ
び第2の半導体領域の間のチャネル領域上に形成された
絶縁膜上に互いに絶縁膜によって分離されて設けられた
フローティングゲートおよびコントロールゲートと、前
記第1または第2の少なくとも一方の半導体領域の前記
チャネル領域側に形成され、前記第1または第2の半導
体領域よりも低濃度の第2導電型の第3の半導体領域と
、この第3の半導体領域の表面領域に形成され、この第
3の半導体領域よりも高濃度の第2導電型の第4の半導
体領域と、前記第3の半導体領域と半導体基板との間で
第3の半導体領域よりも基板表面から深く入った領域に
形成され、上記半導体基板と同導電型で基板よりも不純
物濃度が高い第5の半導体領域とを具備することを特徴
とする不揮発性半導体メモリ。(1) A semiconductor substrate of a first conductivity type, and a second conductivity type opposite to the first conductivity type formed in a surface region of the semiconductor substrate at positions apart from each other and serving as source or drain regions, respectively.
A floating gate and a control provided on first and second conductive type semiconductor regions and an insulating film formed on a channel region between the first and second semiconductor regions, separated from each other by an insulating film. a gate; a third semiconductor region of a second conductivity type formed on the channel region side of at least one of the first or second semiconductor region and having a lower concentration than the first or second semiconductor region; A fourth semiconductor region of the second conductivity type formed in the surface region of the third semiconductor region and having a higher concentration than the third semiconductor region; A non-volatile semiconductor memory comprising a fifth semiconductor region formed in a region deeper from the surface of the substrate than the semiconductor region No. 3, and having the same conductivity type as the semiconductor substrate and a higher impurity concentration than the substrate. .
フローティングゲートとなる多結晶シリコンゲートパタ
ーンを形成する工程と、少なくとも上記多結晶シリコン
ゲートパターンをマスクとして前記半導体基板と同導電
型の第1の不純物のイオンを注入する第1のイオン注入
工程と、こののち半導体基板とは逆導電型の第2の不純
物のイオンを注入する第2のイオン注入工程と、このの
ち上記第2のイオン注入工程とは異なるドーズ量の第2
の不純物のイオンを注入する第3のイオン注入工程と、
次いで前記フローティングゲートの側面部にシリコン酸
化膜を形成する工程と、この工程後における少なくとも
前記多結晶シリコンゲートパターンをマスクとして第2
の不純物のイオンを注入する第4のイオン注入工程とを
具備することを特徴とする不揮発性半導体メモリの製造
方法。(2) forming a polycrystalline silicon gate pattern to serve as a floating gate of a nonvolatile memory cell on an insulating film on a semiconductor substrate; and using at least the polycrystalline silicon gate pattern as a mask, A first ion implantation step in which ions of a first impurity are implanted, a second ion implantation step in which ions of a second impurity having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate are implanted, and then the second ions are implanted. The second implantation process has a different dose than the implantation process.
a third ion implantation step of implanting impurity ions;
Next, a step of forming a silicon oxide film on the side surface of the floating gate, and a second step using at least the polycrystalline silicon gate pattern as a mask after this step.
a fourth ion implantation step of implanting impurity ions.
が第3のイオン注入工程におけるイオン注入量よりも高
ドーズであり、かつ第4のイオン注入工程によるイオン
注入量が第2のイオン注入工程におけるイオン注入量よ
りも高ドーズであることを特徴とする前記特許請求の範
囲第2項記載の不揮発性半導体メモリの製造方法。(3) The ion implantation amount in the second ion implantation step is higher than the ion implantation amount in the third ion implantation step, and the ion implantation amount in the fourth ion implantation step is higher than the ion implantation amount in the second ion implantation step. 3. The method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory according to claim 2, wherein the ion implantation dose is higher than that of the ion implantation amount.
ンを注入し、第2のイオン注入工程においてはヒ素イオ
ンを注入し、第3のイオン注入工程においてはヒ素イオ
ンもしくはリンイオンを注入し、第4のイオン注入工程
においてはヒ素イオンもしくはリンイオンを注入するこ
とを特徴とする前記特許請求の範囲第2項または第3項
記載の不揮発性半導体メモリの製造方法。(4) Boron ions are implanted in the first ion implantation step, arsenic ions are implanted in the second ion implantation step, arsenic ions or phosphorus ions are implanted in the third ion implantation step, and 4. The method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory according to claim 2, wherein in the ion implantation step, arsenic ions or phosphorus ions are implanted.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62136315A JPH0642547B2 (en) | 1987-05-30 | 1987-05-30 | Nonvolatile semiconductor memory and manufacturing method thereof |
| US07/136,766 US4835740A (en) | 1986-12-26 | 1987-12-22 | Floating gate type semiconductor memory device |
| EP87311422A EP0273728B1 (en) | 1986-12-26 | 1987-12-23 | Semiconductor memory device and method of manufacturing the same |
| DE8787311422T DE3778331D1 (en) | 1986-12-26 | 1987-12-23 | SEMICONDUCTOR STORAGE ARRANGEMENT AND METHOD FOR THEIR PRODUCTION. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62136315A JPH0642547B2 (en) | 1987-05-30 | 1987-05-30 | Nonvolatile semiconductor memory and manufacturing method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63301566A true JPS63301566A (en) | 1988-12-08 |
| JPH0642547B2 JPH0642547B2 (en) | 1994-06-01 |
Family
ID=15172335
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62136315A Expired - Fee Related JPH0642547B2 (en) | 1986-12-26 | 1987-05-30 | Nonvolatile semiconductor memory and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0642547B2 (en) |
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1987
- 1987-05-30 JP JP62136315A patent/JPH0642547B2/en not_active Expired - Fee Related
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