JP3139345B2 - Manufacturing method of nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents
Manufacturing method of nonvolatile semiconductor memory deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、EPROM等の2
層電極構造を有する不揮発性半導体記憶装置の製造方法
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
The present invention relates to a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device having a layer electrode structure.
【0002】[0002]
【従来の技術】不揮発性半導体記憶装置としてのEPR
OMは、第1導電型のウェル領域が形成された基板表面
に互いに電気的に分離して形成された第2導電型のソー
ス・ドレイン領域と、これら領域間のチャネル領域を少
なくとも含む半導体基板上に、第1ゲート絶縁膜を介し
て形成されたリンドープの第1多結晶シリコンからなる
フローティングゲートと、このフローティングゲート上
に第2ゲート絶縁膜を介して形成されたリンドープの第
2多結晶シリコンからなるコントロールゲートを有して
構成されている。2. Description of the Related Art EPR as a nonvolatile semiconductor memory device
The OM is formed on a semiconductor substrate including at least a source / drain region of a second conductivity type formed electrically separated from each other on a surface of a substrate on which a well region of the first conductivity type is formed, and a channel region between these regions. A floating gate made of phosphorus-doped first polysilicon formed via a first gate insulating film, and a phosphorus-doped second polysilicon formed on the floating gate via a second gate insulating film. And a control gate.
【0003】さらに、フローティングゲートとコントロ
ールゲートは酸化膜にて覆われており、その表面にBP
SG膜等の層間絶縁膜が形成されている。このような構
成において、フローティングゲートのデータ保持性能を
向上するためには、フローティングゲート側壁での絶縁
性を良好にする必要がある。特開平4ー65170号公
報に示すものでは、フローティングゲートとコントロー
ルゲートを覆う酸化膜を、CVD法を用いて形成された
第1の酸化膜とその上に熱酸化法を用いて形成された第
2の酸化膜にて構成し、フローティングゲートのデータ
保持特性を良好にしている。Further, the floating gate and the control gate are covered with an oxide film, and BP is
An interlayer insulating film such as an SG film is formed. In such a configuration, in order to improve the data retention performance of the floating gate, it is necessary to improve insulation on the side wall of the floating gate. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-65170, an oxide film covering a floating gate and a control gate is formed by a first oxide film formed by a CVD method and a first oxide film formed thereon by a thermal oxidation method. 2 to improve the data retention characteristics of the floating gate.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に示すものによれば、CVD法を用いて第1の酸化膜
を形成するようにしており、CVD法で形成された酸化
膜は緻密な膜とはならないため、第1の酸化膜の上に熱
酸化法による第2の酸化膜を形成するようにしている。However, according to the above publication, the first oxide film is formed by the CVD method, and the oxide film formed by the CVD method is a dense film. Therefore, a second oxide film is formed on the first oxide film by a thermal oxidation method.
【0005】従って、酸化膜形成のために2回の工程が
必要となり、工程が複雑化するという問題がある。本発
明は上記問題に鑑みたもので、1回の熱酸化により形成
される酸化膜を用いて、フローティングゲートのデータ
保持特性を十分良好にすることを目的とする。Therefore, two steps are required for forming an oxide film, and there is a problem that the steps are complicated. The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to sufficiently improve the data retention characteristics of a floating gate by using an oxide film formed by one thermal oxidation.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成するため、フローティングゲートとコントロール
ゲートを覆う酸化膜について鋭意検討を行った。すなわ
ち、フローティングゲートとコントロールゲートを覆う
酸化膜を熱酸化法を用いて形成し、フローティングゲー
ト側壁の酸化膜厚とデータ保持不良との関係について実
験を行い、図4に示す結果を得た。Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present inventors have made intensive studies on an oxide film covering a floating gate and a control gate. That is, an oxide film covering the floating gate and the control gate was formed using a thermal oxidation method, and an experiment was conducted on the relationship between the oxide film thickness on the side wall of the floating gate and data retention failure, and the results shown in FIG. 4 were obtained.
【0007】この図4に示すデータ保持不良率として
は、データ抜けを保証するため、データ書き込み後に2
50℃×50時間放置し、メモリー部の最高動作電圧が
0.3V低下した物を不良とした場合の不良率としてい
る。図4に示す結果から、フローティングゲート側壁の
酸化膜厚を38nm以上にした時にデータ保持不良率が
著しく低減していることが分かる。[0007] The data retention failure rate shown in FIG.
The defective rate is defined as a case where the memory unit was left at 50 ° C. for 50 hours and the maximum operating voltage of the memory unit was reduced by 0.3 V and was regarded as defective. From the results shown in FIG. 4, it can be seen that the data retention failure rate is significantly reduced when the oxide film thickness on the side wall of the floating gate is 38 nm or more.
【0008】上記した検討を基になされた請求項1に記
載の発明は、半導体基板(1)上に第1、第2多結晶シ
リコン電極(4、6)が形成された2層電極構造を有す
る不揮発性半導体記憶装置の製造方法において、 前記半
導体基板(1)上に、不純物がドープされた第1多結晶
シリコン膜(14)を形成するとともに、この第1多結
晶シリコン膜(14)上に、不純物がドープされた第2
多結晶シリコン膜(15)を絶縁膜(5)を介して形成
する工程と、 前記第1多結晶シリコン膜(14)、絶縁
膜(5)、および第2多結晶シリコン膜(15)をパタ
ーニングして前記第1、第2多結晶シリコン電極(4、
6)を形成するとともに、1回の熱酸化によりそれらを
酸化膜(7)で覆い、かつ前記第1多結晶シリコン膜
(14)のエッジが前記第2多結晶シリコン膜(15)
のエッジより突出した構造とする工程とを有し、 この酸
化膜(7)を、前記第1多結晶シリコン電極(4)側壁
での膜厚が38nm以上となるように形成することを特
徴としている。 請求項2に記載の発明では、前記第1多
結晶シリコン膜(14)の不純物濃度を、前記第2多結
晶シリコン膜(15)の不純物濃度より低く設定するこ
とを特徴としている。 請求項3に記載の発明では、前記
熱酸化をドライ酸化雰囲気で行うことを特徴としてい
る。 請求項4に記載の発明では、半導体基板(1)上に
第1、第2多結晶シリコン電極(4、6)が形成された
2層電極構造を有する不揮発性半導体記憶装置の製造方
法において、 前記半導体基板(1)上に、不純物がドー
プされた第1多結晶シリコン膜(14)を形成するとと
もに、この第1多結晶シリコン膜(14)上に、不純物
がドープされた第2多結晶シリコン膜(15)を絶縁膜
(5)を介して形成する工程を有し、この工程におい
て、前記第1多結晶シリコン膜(14)の不純物濃度
を、前記第2多結晶シリコン膜(15)の不純物濃度よ
り低く設定し、 さらに、前記第1多結晶シリコン膜(1
4)、絶縁膜(5)、および第2多結 晶シリコン膜(1
5)をパターニングして前記第1、第2多結晶シリコン
電極(4、6)を形成するとともに、1回の熱酸化によ
りそれらを酸化膜(7)で覆った構造とする工程を有
し、 この酸化膜(7)を、前記第1多結晶シリコン電極
(4)側壁での膜厚が38nm以上となるように形成す
ることを特徴としている。 上記した特徴によれば、1回
の熱酸化により第1多結晶シリコン電極と第2多結晶シ
リコン電極を覆う酸化膜を形成し、この酸化膜を第1多
結晶シリコン電極側壁での膜厚が38nm以上となるよ
うにしている。このように第1多結晶シリコン電極側壁
での膜厚を38nm以上とすることにより、熱酸化法を
用いて酸化膜を1回で形成した場合であっても、第1多
結晶シリコン電極に保持されるデータの保持性能を著し
く向上させることができる。[0008] Claim 1 made based on the above study
According to the invention described above, the first and second polycrystalline silicon substrates are provided on a semiconductor substrate (1).
Has a two-layer electrode structure with recon electrodes (4, 6)
That in the manufacturing method of the nonvolatile semiconductor memory device, the half
First polycrystal doped with impurities on a conductive substrate (1)
A silicon film (14) is formed and the first
A second impurity-doped second layer on the polycrystalline silicon film (14).
Polycrystalline silicon film (15) is formed via insulating film (5)
A step of, said first polycrystalline silicon film (14), insulation
The film (5) and the second polycrystalline silicon film (15) are patterned.
The first and second polycrystalline silicon electrodes (4,
6) and forming them by one thermal oxidation
An oxide film covering the first polycrystalline silicon film;
The edge of (14) is the second polycrystalline silicon film (15)
Forming a structure protruding from the edge of the acid.
Forming the oxide film (7) on the side wall of the first polycrystalline silicon electrode (4).
Is formed to have a film thickness of at least 38 nm.
It is a sign. In the invention described in claim 2, the first multiple
The impurity concentration of the crystalline silicon film (14)
Lower than the impurity concentration of the polycrystalline silicon film (15).
It is characterized by. According to the third aspect of the present invention,
The feature is that thermal oxidation is performed in a dry oxidation atmosphere.
You. According to the fourth aspect of the present invention, the semiconductor substrate (1)
First and second polycrystalline silicon electrodes (4, 6) are formed
Method of manufacturing nonvolatile semiconductor memory device having two-layer electrode structure
In the method , impurities are doped on the semiconductor substrate (1).
To form a first polycrystalline silicon film (14)
First, an impurity is formed on the first polycrystalline silicon film (14).
Doped second polycrystalline silicon film (15) as an insulating film
(5) a step of forming via
The impurity concentration of the first polycrystalline silicon film (14).
From the impurity concentration of the second polycrystalline silicon film (15).
Lower than the first polycrystalline silicon film (1).
4), the insulating film (5), and a second Tayui crystal silicon film (1
5) patterning the first and second polycrystalline silicon
The electrodes (4, 6) are formed and a single thermal oxidation
A step of forming a structure in which they are covered with an oxide film (7).
Then, this oxide film (7) is connected to the first polycrystalline silicon electrode.
(4) Form so that the film thickness on the side wall is 38 nm or more
It is characterized by that. According to the above feature, an oxide film covering the first polysilicon electrode and the second polysilicon electrode is formed by one thermal oxidation, and the thickness of the oxide film on the sidewall of the first polysilicon electrode is reduced. It is set to be equal to or greater than 38nm. By setting the film thickness on the side wall of the first polycrystalline silicon electrode to 38 nm or more, even when the oxide film is formed once by using the thermal oxidation method, the film is held on the first polycrystalline silicon electrode. This can significantly improve the performance of retaining the data to be stored.
【0009】また、本発明の他の特徴によれば、第1多
結晶シリコン膜の不純物濃度を第2多結晶シリコン膜の
不純物濃度より低くしている。このことにより、第1多
結晶シリコン電極と第2多結晶シリコン電極を覆う酸化
膜形成時に、第1多結晶シリコン電極の方が酸化速度が
遅くなるため、第1多結晶シリコン電極のエッジが第2
多結晶シリコン電極のエッジより突出する。その結果、
データ書き込み時にデータが抜けてしまう書き込み不良
率を著しく低減することができる。 According to another feature of the present invention, the impurity concentration of the first polysilicon film is lower than that of the second polysilicon film. As a result , when forming an oxide film covering the first polysilicon electrode and the second polysilicon electrode, the oxidation rate of the first polysilicon electrode is lower than that of the first polysilicon electrode. 2
It protrudes from the edge of the polysilicon electrode. as a result,
It is possible to remarkably reduce a write failure rate at which data is lost during data writing.
【0010】[0010]
【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。図1にEPROMの断面構造を示
す。図1において、P型のシリコン基板1にP型のウェ
ル領域1aが形成され、そのウェル領域1aに選択酸化
法によりフィールド酸化膜2が形成され、素子領域が形
成される。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a cross-sectional structure of an EPROM. In FIG. 1, a P-type well region 1a is formed in a P-type silicon substrate 1, a field oxide film 2 is formed in the well region 1a by a selective oxidation method, and an element region is formed.
【0011】素子領域上には、第1ゲート酸化膜3、フ
ローティングゲート4、第2ゲート酸化膜5、コントロ
ールゲート6が順次積層形成されており、これらは酸化
膜7にて覆われ、さらにその上に層間絶縁膜(BPSG
膜)8が形成されている。また、素子領域にはN型のソ
ース領域9、ドレイン領域10が形成され、さらにチャ
ネル領域11が形成されている。On the element region, a first gate oxide film 3, a floating gate 4, a second gate oxide film 5, and a control gate 6 are sequentially laminated, and these are covered with an oxide film 7, and An interlayer insulating film (BPSG)
(Film) 8 is formed. Further, an N-type source region 9 and a drain region 10 are formed in the element region, and a channel region 11 is further formed.
【0012】また、ソース領域9、ドレイン領域10に
対しAl電極配線12が形成されており(コントロール
ゲート6のAl電極配線についてはこの図1には図示さ
れない)、素子全体の表面には保護膜(例えばプラズマ
窒化膜)13が形成されている。このEPROMの製造
方法を図2に示す工程図を用いて説明する。An Al electrode wiring 12 is formed on the source region 9 and the drain region 10 (Al electrode wiring of the control gate 6 is not shown in FIG. 1), and a protective film is formed on the entire surface of the device. (For example, a plasma nitride film) 13 is formed. The method of manufacturing the EPROM will be described with reference to the process chart shown in FIG.
【0013】まず、P型のシリコン基板1にP型のウェ
ル領域1aを形成した後、選択酸化してフィールド酸化
膜2を形成する。次に、熱酸化により第1ゲート酸化膜
3を形成し、チャネル領域11形成のためにイオン注入
を行う。その後、約620℃の温度で減圧CVD法によ
り、膜厚が約200nmで結晶粒径が約40nmの第1
多結晶シリコン膜14を堆積する。First, a P-type well region 1a is formed in a P-type silicon substrate 1 and then selectively oxidized to form a field oxide film 2. Next, the first gate oxide film 3 is formed by thermal oxidation, and ion implantation is performed to form the channel region 11 . Thereafter, a first film having a thickness of about 200 nm and a crystal grain size of about 40 nm is formed at a temperature of about 620 ° C. by a reduced pressure CVD method.
A polycrystalline silicon film 14 is deposited.
【0014】次に、850℃の温度で約26分POCl
3 を用いてリンドープし、第1多結晶シリコン膜14中
のリン濃度を約3.1×1020cm-3、粒径を約85n
mとする。上記した工程により図2(a)の構成を得
る。次に、フローティングゲート4となる部分を分離す
るために第1多結晶シリコン膜14をパターニング(図
2では示されない方向にパターニング)する。この後、
1050°Cで約20分熱酸化し、約26nmの第2ゲ
ート酸化膜5を形成する(図2(b))。Next, POCl is added at a temperature of 850 ° C. for about 26 minutes.
3 , the phosphorus concentration in the first polycrystalline silicon film 14 is approximately 3.1 × 10 20 cm −3 , and the particle size is approximately 85 n.
m. The configuration shown in FIG. 2A is obtained by the above-described steps. Next, first polycrystalline silicon film 14 is patterned (patterned in a direction not shown in FIG. 2) in order to separate a portion to be floating gate 4. After this,
Thermal oxidation is performed at 1050 ° C. for about 20 minutes to form a second gate oxide film 5 of about 26 nm (FIG. 2B).
【0015】次に、約620℃の温度で減圧CVD法に
より膜厚が約370nmの第2多結晶シリコン膜15を
形成し、900℃の温度で約26分POCl3 を用いて
リンドープし、第2多結晶シリコン膜15中のリン濃度
を約5.5×1020cm-3とする(図2(c))。次
に、コントロールゲートを形成するため、ホトリソグラ
フィーによりパターニングを行い、セルフアラインによ
り、第2多結晶シリコン膜15、第2ゲート酸化膜5、
第1多結晶シリコン膜14を順次連続してエッチングす
る(図2(d))。ここで、レジスト16を用いた異方
性エッチングにより、図に示すようにほぼ垂直な形状と
する。Next, a second polycrystalline silicon film 15 having a thickness of about 370 nm is formed at a temperature of about 620 ° C. by a low pressure CVD method, and is doped with POCl 3 at a temperature of 900 ° C. for about 26 minutes. 2 The phosphorus concentration in the polycrystalline silicon film 15 is set to about 5.5 × 10 20 cm −3 (FIG. 2C). Next, patterning is performed by photolithography to form a control gate, and the second polycrystalline silicon film 15, the second gate oxide film 5,
The first polycrystalline silicon film 14 is sequentially and continuously etched (FIG. 2D). Here, a substantially vertical shape is formed by anisotropic etching using the resist 16 as shown in the figure.
【0016】次に、レジスト16を除去した後、100
0℃のドライ酸素雰囲気で約15分間熱酸化を行い、酸
化膜7で覆われた構造とし、さらにイオン注入によりソ
ース・ドレイン領域9、10を形成する(図2
(e))。なお、その酸化工程において、図3に示すよ
うに、フローティングゲート4の側壁には約50nmの
酸化膜7aが形成され、コントロールゲート6の側壁に
は約80nmの酸化膜7bが形成される。Next, after the resist 16 is removed, 100
Thermal oxidation is performed for about 15 minutes in a dry oxygen atmosphere at 0 ° C. to form a structure covered with the oxide film 7, and source / drain regions 9, 10 are formed by ion implantation (FIG. 2).
(E)). In the oxidation step, as shown in FIG. 3, an oxide film 7a of about 50 nm is formed on the side wall of the floating gate 4, and an oxide film 7b of about 80 nm is formed on the side wall of the control gate 6.
【0017】その後、リン濃度4.5%、ボロン濃度
3.0%、膜厚約670nmのBPSG膜8を形成し、
950℃で約20分熱処理を行って平坦化する。そし
て、コンタクト穴を形成し、Al電極配線12を形成
し、最後に保護膜13を形成して図1に示すEPROM
を構成する。上記のようにして製造されるEPROMに
おいて、電荷保持の特性はフローティングゲート4を取
り囲む絶縁膜の絶縁性で決まる。フローティングゲート
4を取り囲む絶縁膜としては3方向あり、本実施形態で
はそれぞれ以下のような対策を施している。 (1)フローティングゲート4とコントロールゲート6
との絶縁性 これは、第1多結晶シリコン膜14のリン濃度、粒径を
制御することにより、第2ゲート酸化膜5の絶縁耐圧を
良好にしている。すなわち、第1多結晶シリコン膜14
からの過剰なリンが第2ゲート酸化膜5に局所的に取り
込まれると、第2ゲート酸化膜の絶縁耐圧が低下する
が、第1多結晶シリコン膜14中のリン濃度を約3.1
×1020cm-3、粒径を約85nmとすることにより、
第1多結晶シリコン膜14中の過剰なリンが粒界に分散
し、過剰なリンが第2ゲート酸化膜5に局所的に取り込
まれるのが防止される。従って、第2ゲート酸化膜5の
絶縁耐圧を良好なものとすることができる。 (2)フローティングゲート4とSi基板(Pウェル1
a)との絶縁性 これは、(1)と同様、第1多結晶シリコン膜14のリ
ン濃度、粒径を制御することにより、良好な絶縁耐圧を
確保することができる。 (3)フローティングゲート4とBPSG膜8との絶縁
性 これは、フローティングゲート4側壁の酸化膜7aの膜
厚を50nmとすることにより、良好な絶縁性を得るこ
とができる(図4参照)。Thereafter, a BPSG film 8 having a phosphorus concentration of 4.5%, a boron concentration of 3.0% and a film thickness of about 670 nm is formed.
A heat treatment is performed at 950 ° C. for about 20 minutes to planarize. Then, a contact hole is formed, an Al electrode wiring 12 is formed, and finally a protective film 13 is formed to form an EPROM shown in FIG.
Is configured. In the EPROM manufactured as described above, the charge retention characteristic is determined by the insulating property of the insulating film surrounding the floating gate 4. There are three directions of the insulating film surrounding the floating gate 4. In the present embodiment, the following countermeasures are taken. (1) Floating gate 4 and control gate 6
This improves the dielectric strength of the second gate oxide film 5 by controlling the phosphorus concentration and the grain size of the first polycrystalline silicon film 14. That is, the first polycrystalline silicon film 14
When excessive phosphorus from the substrate is locally taken into the second gate oxide film 5, the withstand voltage of the second gate oxide film decreases, but the phosphorus concentration in the first polysilicon film 14 is reduced to about 3.1.
× 10 20 cm -3 and a particle size of about 85 nm,
Excess phosphorus in first polycrystalline silicon film 14 is dispersed at the grain boundaries, and excessive phosphorus is prevented from being locally incorporated into second gate oxide film 5. Therefore, the withstand voltage of the second gate oxide film 5 can be improved. (2) Floating gate 4 and Si substrate (P well 1)
Insulation with a) As in the case of (1), by controlling the phosphorus concentration and the particle size of the first polycrystalline silicon film 14, it is possible to secure a good withstand voltage. (3) Insulation between Floating Gate 4 and BPSG Film 8 By setting the thickness of the oxide film 7a on the side wall of the floating gate 4 to 50 nm, good insulation can be obtained (see FIG. 4).
【0018】この場合、酸化条件(例えば1000℃以
上の高温酸化や、酸素濃度を10%以下に薄め、酸化速
度を遅くする方法等)を最適化し、酸化膜7aを薄くし
て38nm程度に設定するようにしてもよい。なお、そ
の酸化において、スチーム酸化ではフローティングゲー
トのエッジに突起が発生し電界集中しやすいため、ドラ
イ酸化とする必要がある。In this case, the oxidation conditions (eg, high-temperature oxidation of 1000 ° C. or more, a method of reducing the oxygen concentration to 10% or less to reduce the oxidation rate, etc.) are optimized, and the thickness of the oxide film 7a is reduced to about 38 nm. You may make it. Note that, in the oxidation, in the case of the steam oxidation, a projection is generated at the edge of the floating gate and the electric field is easily concentrated.
【0019】また、上記した実施形態において、第1多
結晶シリコン膜14のリン濃度を第2多結晶シリコン膜
15のリン濃度より低くしているため、酸化膜7を形成
する際に、コントロールゲート6とフローティングゲー
ト4の側壁酸化速度が異なり、図3に示すように、フロ
ーティングゲート4のエッジがコントロールゲート6の
エッジより突出する。この突出した距離を図3中でXで
示してある。In the above-described embodiment, since the phosphorus concentration of the first polysilicon film 14 is lower than the phosphorus concentration of the second polysilicon film 15, the control gate is formed when the oxide film 7 is formed. 6, the side wall oxidation rate of the floating gate 4 is different, and the edge of the floating gate 4 protrudes from the edge of the control gate 6, as shown in FIG. This protruding distance is indicated by X in FIG.
【0020】フローティングゲート4とコントロールゲ
ート6のエッジの相対位置関係は、不揮発性半導体記憶
装置の書き込みディスターブ不良(ドレインディスター
ブ不良)の発生率に関係がある。このドレインディスタ
ーブ不良とは、データ書き込み時にドレインに高電圧が
かかることで、書き込み済のビットからデータが抜けて
しまう現象をいう。The relative positional relationship between the edges of the floating gate 4 and the control gate 6 is related to the occurrence rate of write disturb failure (drain disturb failure) in the nonvolatile semiconductor memory device. The drain disturb failure refers to a phenomenon in which a high voltage is applied to the drain at the time of data writing, and data is lost from the written bit.
【0021】図5に、フローティングゲート4が突出し
た距離Xとドレインディスターブ不良率との関係を示
す。この図から分かるように、フローティングゲート4
のエッジをコントロールゲート6のエッジより突出させ
る(すなわち、上記距離Xを正とする)ことにより、デ
ィスターブ不良率を抑え、安定した歩留りを得ることが
できる。FIG. 5 shows the relationship between the distance X from which the floating gate 4 protrudes and the drain disturb failure rate. As can be seen from this figure, the floating gate 4
Is protruded from the edge of the control gate 6 (that is, the distance X is made positive), the disturb failure rate can be suppressed, and a stable yield can be obtained.
【0022】なお、上記した実施形態に対し、以下のよ
うな構成とすることができる。第1ゲート絶縁膜3とし
ては、酸化膜以外に、酸化膜と窒化膜の積層構造の絶縁
膜あるいはオキシナイトライド系の絶縁膜としてもよ
い。また、第2ゲート絶縁膜5についても、酸化膜以外
に、酸化膜と窒化膜の積層構造の絶縁膜又は酸化膜と窒
化膜と酸化膜の積層構造の絶縁膜、あるいはオキシナイ
トライド系の絶縁膜としてもよい。また、層間絶縁膜8
としてはBPSG膜以外にPSG膜としてもよい。The following configuration can be applied to the above embodiment. In addition to the oxide film, the first gate insulating film 3 may be an insulating film having a stacked structure of an oxide film and a nitride film or an oxynitride-based insulating film. In addition to the oxide film, the second gate insulating film 5 may be an insulating film having a stacked structure of an oxide film and a nitride film, an insulating film having a stacked structure of an oxide film, a nitride film and an oxide film, or an oxynitride-based insulating film. It may be a film. Also, the interlayer insulating film 8
However, a PSG film other than the BPSG film may be used.
【0023】また、フローティングゲート4、コントロ
ールゲート6にドープする不純物としては、リン以外に
砒素等の他の不純物を用いてもよい。さらに、本発明
は、EPROM以外に、EEPROM、FLASHメモ
リ等の2層電極構造の半導体装置に適用することができ
る。As the impurity to be doped into the floating gate 4 and the control gate 6, other impurities such as arsenic may be used in addition to phosphorus. Further, the present invention can be applied to a semiconductor device having a two-layer electrode structure, such as an EEPROM and a FLASH memory, in addition to the EPROM.
【図1】本発明の一実施形態を示すEPROMの断面図
である。FIG. 1 is a cross-sectional view of an EPROM showing one embodiment of the present invention.
【図2】図1に示すEPROMの製造工程を示す工程図
である。FIG. 2 is a process chart showing a manufacturing process of the EPROM shown in FIG. 1;
【図3】EPROM構造部分の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of an EPROM structure part.
【図4】フローティングゲート側壁の酸化膜厚に対する
データ保持不良率の関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a data retention failure rate and an oxide film thickness on a floating gate side wall.
【図5】コントロールゲートエッジからフローティング
ゲートエッジまでの距離に対するドレインディスターブ
不良率の関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a distance from a control gate edge to a floating gate edge and a drain disturb failure rate.
1…半導体基板、2…フィールド酸化膜、3…第1ゲー
ト酸化膜、4…フローティングゲート、5…第2ゲート
酸化膜、6…コントロールゲート、7…酸化膜、8…B
PSG膜、9…ソース領域、10…ドレイン領域、11
…チャネル領域、14…第1多結晶シリコン膜、15…
第2多結晶シリコン膜。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate, 2 ... Field oxide film, 3 ... First gate oxide film, 4 ... Floating gate, 5 ... Second gate oxide film, 6 ... Control gate, 7 ... Oxide film, 8 ... B
PSG film, 9: source region, 10: drain region, 11
... channel region, 14 ... first polycrystalline silicon film, 15 ...
Second polycrystalline silicon film.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−47672(JP,A) 特開 昭63−273336(JP,A) 特開 平8−264666(JP,A) 特開 平7−249697(JP,A) 特開 平5−175508(JP,A) 特開 平5−102490(JP,A) 特開 平4−87374(JP,A) 特開 平2−110977(JP,A) 特開 平1−283880(JP,A) 特開 昭63−244685(JP,A) 特開 昭63−211768(JP,A) 特開 昭60−245253(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 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-61-47672 (JP, A) JP-A-63-273336 (JP, A) JP-A-8-264666 (JP, A) JP-A 7-264 249697 (JP, A) JP-A-5-175508 (JP, A) JP-A-5-102490 (JP, A) JP-A-4-87374 (JP, A) JP-A-2-110977 (JP, A) JP-A-1-283880 (JP, A) JP-A-63-244685 (JP, A) JP-A-63-211768 (JP, A) JP-A-60-245253 (JP, A) (58) (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/8247 H01L 27/115 H01L 29/788 H01L 29/792
Claims (4)
シリコン電極(4、6)が形成された2層電極構造を有
する不揮発性半導体記憶装置の製造方法において、 前記半導体基板(1)上に、不純物がドープされた第1
多結晶シリコン膜(14)を形成するとともに、この第
1多結晶シリコン膜(14)上に、不純物がドープされ
た第2多結晶シリコン膜(15)を絶縁膜(5)を介し
て形成する工程と、 前記第1多結晶シリコン膜(14)、絶縁膜(5)、お
よび第2多結晶シリコン膜(15)をパターニングして
前記第1、第2多結晶シリコン電極(4、6)を形成す
るとともに、1回の熱酸化によりそれらを酸化膜(7)
で覆い、かつ前記第1多結晶シリコン膜(14)のエッ
ジが前記第2多結晶シリコン膜(15)のエッジより突
出した構造とする工程とを有し、 この酸化膜(7)を、前記第1多結晶シリコン電極
(4)側壁での膜厚が38nm以上となるように形成す
ることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の製造方
法。1. A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device having a two-layer electrode structure in which first and second polycrystalline silicon electrodes (4, 6) are formed on a semiconductor substrate (1). 1) On top of the first doped impurity
A polycrystalline silicon film (14) is formed, and a second polycrystalline silicon film (15) doped with impurities is formed on the first polycrystalline silicon film (14) via an insulating film (5). Patterning the first polycrystalline silicon film (14), the insulating film (5), and the second polycrystalline silicon film (15) to form the first and second polycrystalline silicon electrodes (4, 6). As well as forming them into oxide films by one thermal oxidation (7)
In not covered, and edge of the first polycrystalline silicon film (14)
Is projected from the edge of the second polycrystalline silicon film (15).
And forming the oxide film (7) so that the film thickness on the side wall of the first polycrystalline silicon electrode (4) is 38 nm or more. A method for manufacturing a semiconductor storage device.
純物濃度を、前記第2多結晶シリコン膜(15)の不純
物濃度より低く設定することを特徴とする請求項1に記
載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。The impurity concentration of claim 1, wherein the first polycrystalline silicon film (14), in claim 1, characterized in that the set lower than the impurity concentration of the second polycrystalline silicon film (15) serial
Of manufacturing the above-mentioned nonvolatile semiconductor memory device.
とを特徴とする請求項1又は2に記載の不揮発性半導体
記憶装置の製造方法。 3. The method according to claim 1, wherein the thermal oxidation is performed in a dry oxidation atmosphere.
The nonvolatile semiconductor device according to claim 1, wherein:
A method for manufacturing a storage device.
シリコン電極(4、6)が形成された2層電極構造を有
する不揮発性半導体記憶装置の製造方法において、 前記半導体基板(1)上に、不純物がドープされた第1
多結晶シリコン膜(14)を形成するとともに、この第
1多結晶シリコン膜(14)上に、不純物がドープされ
た第2多結晶シリコン膜(15)を絶縁膜(5)を介し
て形成する工程を有し、この工程において、前記第1多
結晶シリコン膜(14)の不純物濃度を、前記第2多結
晶シリコン膜(15)の不純物濃度より低く設定し、 さらに、前記第1多結晶シリコン膜(14)、絶縁膜
(5)、および第2多結晶シリコン膜(15)をパター
ニングして前記第1、第2多結晶シリコン電極(4、
6)を形成するとともに、1回の熱酸化によりそれらを
酸化膜(7)で覆った構造とする工程を有し、 この酸化膜(7)を、前記第1多結晶シリコン電極
(4)側壁での膜厚が38nm以上となるように形成す
ることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の製造方
法。 4. A first and a second polycrystal on a semiconductor substrate (1).
Has a two-layer electrode structure with silicon electrodes (4, 6)
In the method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device described above, the first semiconductor substrate (1) is doped with an impurity.
A polycrystalline silicon film (14) is formed.
(1) An impurity is doped on the polycrystalline silicon film (14).
The second polycrystalline silicon film (15) via the insulating film (5).
And forming the first plurality in this step.
The impurity concentration of the crystalline silicon film (14)
Lower than the impurity concentration of the polycrystalline silicon film (15), and the first polycrystalline silicon film (14)
(5) and the second polycrystalline silicon film (15)
The first and second polycrystalline silicon electrodes (4,
6) and forming them by one thermal oxidation
A step of forming a structure covered with an oxide film (7), and forming the oxide film (7) on the first polycrystalline silicon electrode.
(4) Form so that the film thickness on the side wall is 38 nm or more
Of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device characterized by the following:
Law.
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| JP07280592A JP3139345B2 (en) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | Manufacturing method of nonvolatile semiconductor memory device |
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