JPS6345865A - Floating gate type mos semiconductor device - Google Patents

Floating gate type mos semiconductor device

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JPS6345865A
JPS6345865A JP19080786A JP19080786A JPS6345865A JP S6345865 A JPS6345865 A JP S6345865A JP 19080786 A JP19080786 A JP 19080786A JP 19080786 A JP19080786 A JP 19080786A JP S6345865 A JPS6345865 A JP S6345865A
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JP
Japan
Prior art keywords
gate electrode
control gate
floating gate
oxide film
semiconductor device
Prior art date
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Pending
Application number
JP19080786A
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Japanese (ja)
Inventor
Kiyouzou Sekiya
関家 恭三
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To ensure excellent workability in the manufacturing of a control gate electrode and floating gate electrode by a method wherein the floating gate electrode is formed on the sides of the control gate electrode with the intermediary of an insulating film. CONSTITUTION:A gate oxide film 2 is grown on a P-type silicon substrate 1. A step follows wherein a polycrystalline silicon film is formed to be a control gate electrode 3. Next, a silicon oxide film 4 is grown on the surface of the control gate electrode 3. A second polycrystalline silicon layer 5A is then deposited by vapor growth, after which the entire surface is subjected to anisotropic ion etching. After a silicon oxide film is grown to cover the entire surface, arsenic is diffused for the formation of N<+> diffusion layers 7 to serve as source.drain. Finally, an aluminum wiring is built after contact holes are provided in the control gate electrode 3 and N<+> diffusion layers 7.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は浮遊ゲート型MO3半導体装置に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a floating gate type MO3 semiconductor device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、この種の浮遊ゲート型MOS半導体装置は第4図
に示すようにP型半導体基板1上にゲート酸化膜2と多
結晶シリコンからなる制御ゲート電極3とシリコン酸化
膜4および多結晶シリコンからなる浮遊ゲート電極5が
順次積層された構造となっている。
Conventionally, this type of floating gate type MOS semiconductor device has a gate oxide film 2, a control gate electrode 3 made of polycrystalline silicon, a silicon oxide film 4, and a control gate electrode 3 made of polycrystalline silicon on a P-type semiconductor substrate 1, as shown in FIG. It has a structure in which floating gate electrodes 5 are sequentially stacked.

次にこの従来の浮遊ゲート型MO3半導体装置の製造方
法を第5図(a)〜(d)を用いて説明する。
Next, a method of manufacturing this conventional floating gate type MO3 semiconductor device will be explained with reference to FIGS. 5(a) to 5(d).

まず、第5図(a)に示すようにP型シリコン基板1上
にゲート酸化膜2を形成し、次にこのゲート酸化膜2上
に第1の多結晶シリコン層3Aを堆積する。続いて、第
1の多結晶シリコン層3A全面を酸化し、シリコン酸化
膜4を形成する。続いてこのシリコン酸化膜4上に第2
の多結晶シリコン層5Aを堆積させる。次にこの第2の
多結晶シリコン層5A上に、通常のホトリソグラフィー
技術を用いて、所望の7オトレジストからなるマスク9
を形成する。
First, as shown in FIG. 5(a), a gate oxide film 2 is formed on a P-type silicon substrate 1, and then a first polycrystalline silicon layer 3A is deposited on this gate oxide film 2. Subsequently, the entire surface of the first polycrystalline silicon layer 3A is oxidized to form a silicon oxide film 4. Subsequently, a second layer is formed on this silicon oxide film 4.
A polycrystalline silicon layer 5A is deposited. Next, a mask 9 made of a desired 7 photoresist is formed on this second polycrystalline silicon layer 5A using a normal photolithography technique.
form.

次に第5図(b)に示すように、マスク9を用いてドラ
イエツチング法により第2の多結晶シリコン層5A、シ
リコン酸化WA4.及び第1の多結晶シリコン層3Aを
順次エツチングし多結晶シリコンからなる浮遊ゲート電
極5及び制御ゲート電極3をセルファラインに形成する
Next, as shown in FIG. 5(b), the second polycrystalline silicon layer 5A, silicon oxide WA4. Then, the first polycrystalline silicon layer 3A is sequentially etched to form a floating gate electrode 5 and a control gate electrode 3 made of polycrystalline silicon on a self-aligned line.

次に第5図(C)に示すように、マスク9を除去した後
、全面を高温の酸素雰囲気中で酸化し、制御ゲート電極
3及び浮遊ゲート電極5を覆うようにシリコン酸化膜4
Aを成長させる。
Next, as shown in FIG. 5C, after removing the mask 9, the entire surface is oxidized in a high temperature oxygen atmosphere, and a silicon oxide film 4 is formed to cover the control gate electrode 3 and the floating gate electrode 5.
Grow A.

次に第5図(d)に示すように、MOSトランジスタの
ソースおよびドレインを形成するために、Asイオンを
70keVでlXl015cm−2のドーズ量イオン注
入し、N+型型数散層7形成する。以後は通常のMOS
トランジスタの製造方法に従い第4図に示した浮遊ゲー
ト型MO3半導体装置を完成させる。
Next, as shown in FIG. 5(d), in order to form the source and drain of the MOS transistor, As ions are implanted at 70 keV and at a dose of lXl015 cm-2 to form an N+ type scattering layer 7. After that, normal MOS
The floating gate type MO3 semiconductor device shown in FIG. 4 is completed according to the transistor manufacturing method.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上述したように従来の浮遊ゲート型MO3半導体装置を
製造するには、シリコン酸化膜および2つの多結晶シリ
コン層を順次エツチングするため、エツチングは高い加
工精度が要求される。しかし現状のエツチング技術では
アンダーカットしやすく、しかもドライエツチング法を
用いる場合は反応ガスを変える必要がある為加工性が悪
く、工程が複雑になるという問題点がある。さらに通常
のMO3半導体装置に比べ、浮遊ゲート型MO8半導体
装置は段差が大きいため、眉間膜の平坦化が困難であり
、その表面に形成される金属配線に断線が生じ信頼性が
低下するという問題点もある。
As mentioned above, in order to manufacture a conventional floating gate type MO3 semiconductor device, a silicon oxide film and two polycrystalline silicon layers are sequentially etched, and therefore, high etching accuracy is required. However, current etching techniques tend to cause undercuts, and when dry etching is used, it is necessary to change the reaction gas, resulting in poor processability and complicated processes. Furthermore, compared to normal MO3 semiconductor devices, floating gate MO8 semiconductor devices have larger steps, so it is difficult to flatten the glabellar film, which causes disconnection in the metal wiring formed on the surface, reducing reliability. There are also points.

本発明の目的は、浮遊ゲート電極及び制御ゲート電極の
加工性が良く、かつ眉間膜の平坦化が容易で信頼性の高
い浮遊ゲート型MO3半導体装置を提供することにある
An object of the present invention is to provide a floating gate type MO3 semiconductor device in which the floating gate electrode and the control gate electrode have good workability, the glabellar film can be easily flattened, and the reliability is high.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の浮遊ゲート型MO3半導体装置は、−導電型半
導体基板上に形成されたゲート絶縁膜と、このゲート絶
縁膜上に形成された制御ゲート電極と、この制御ゲート
電極表面に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜を介し前記
制御ゲート電極の側面に形成された浮遊ゲート電極とを
含んで構成される。
The floating gate type MO3 semiconductor device of the present invention includes a gate insulating film formed on a -conductivity type semiconductor substrate, a control gate electrode formed on the gate insulating film, and an insulating film formed on the surface of the control gate electrode. and a floating gate electrode formed on a side surface of the control gate electrode with the insulating film interposed therebetween.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の第1の実施例の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of the invention.

第1図において、P型シリコン基板1の表面にはゲート
酸化膜2を介して多結晶シリコンからなる制御ゲート電
極3が形成されている。そして、この制御ゲート電極3
を覆うように形成されたシリコン酸化膜4を介して、制
御ゲート電極3の側面に、多結晶シリコンからなる浮遊
ゲート電極5が形成されている。尚、第1図において6
は眉間膜としてのリンケイ酸ガラス膜、7はソース・ド
レインを構成するN+型型数散層8はアルミニウム配線
である。
In FIG. 1, a control gate electrode 3 made of polycrystalline silicon is formed on the surface of a P-type silicon substrate 1 with a gate oxide film 2 interposed therebetween. And this control gate electrode 3
A floating gate electrode 5 made of polycrystalline silicon is formed on the side surface of the control gate electrode 3 with a silicon oxide film 4 formed so as to cover it. In addition, in Figure 1, 6
Reference numeral 7 indicates a phosphosilicate glass film as a glabellar film, and 7 indicates an N+ type scattering layer 8 forming a source/drain, which is an aluminum wiring.

このように構成された本第1の実施例においては、制御
ゲート電極3の側面にシリコン酸化膜4を介して浮遊ゲ
ート電極5が形成される為に、制御ゲート電極3と浮遊
ゲート電極5とは加工性良く容易に形成できる。しかも
従来のように浮遊ゲート電極5部における段差は大きく
ならない為に、この上面に形成される配線の断線発生は
ほとんどなくなる。
In the first embodiment configured as described above, since the floating gate electrode 5 is formed on the side surface of the control gate electrode 3 via the silicon oxide film 4, the control gate electrode 3 and the floating gate electrode 5 are has good workability and can be easily formed. Moreover, since the step difference in the floating gate electrode 5 portion does not become large as in the conventional case, the occurrence of disconnection in the wiring formed on the upper surface is almost eliminated.

次に、本発明の第1の実施例の製造方法について図面を
参照して説明する。
Next, a manufacturing method of the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第3図(a)〜(e)は本発明の第1の実施例の製造方
法を説明するための工程順に示した半導体チップの断面
図である。
FIGS. 3(a) to 3(e) are cross-sectional views of a semiconductor chip shown in order of steps for explaining the manufacturing method of the first embodiment of the present invention.

まず第3図(a)に示すように、面指数(100)、不
純物濃度lXl0”C11−3のP型シリコン基板1上
に、高温の酸素雰囲気中で厚さ約300人の酸化シリコ
ンからなるゲート酸化膜2を成長させる。続いて制御ゲ
ート電極3となる厚さ約4000人の第1の多結晶シリ
コン膜を通常の気相成長法で形成する。この多結晶シリ
コン膜は気相からのリンの熱拡散によってN型に変換さ
れる。続いてこの第1の多結晶シリコン膜をパターニン
グし、制御ゲート電極3を形成する。
First, as shown in FIG. 3(a), a P-type silicon substrate 1 with a surface index (100) and an impurity concentration l A gate oxide film 2 is grown.Next, a first polycrystalline silicon film with a thickness of approximately 4000 layers, which will become the control gate electrode 3, is formed by a normal vapor phase growth method.This polycrystalline silicon film is The first polycrystalline silicon film is converted into N type by thermal diffusion of phosphorus.The first polycrystalline silicon film is then patterned to form a control gate electrode 3.

次に第3図(b)に示すように、高温酸素雰囲気中で酸
化し、制御ゲート電極3の表面にシリコン酸化膜4を成
長させる。
Next, as shown in FIG. 3(b), oxidation is performed in a high temperature oxygen atmosphere to grow a silicon oxide film 4 on the surface of the control gate electrode 3.

次に第3図(C)に示すように、気相成長法により全面
に第2の多結晶シリコンを厚さ約3500人堆積させる
。この多結晶シリコン中にはリンを導入してもしなくて
もよい。
Next, as shown in FIG. 3(C), second polycrystalline silicon is deposited to a thickness of about 3,500 layers over the entire surface by vapor phase growth. Phosphorous may or may not be introduced into this polycrystalline silicon.

次に第31ffi(d)に示すように異方性のイオンエ
ツチング法により全面をエツチングする。このエツチン
グにより制御ゲート電極3の側面には多結晶シリコンか
らなる浮遊ゲート電極5が残された状態で形成され、他
の部分はシリコン酸化膜4の表面が露出する。
Next, as shown in 31st ffi (d), the entire surface is etched by an anisotropic ion etching method. By this etching, a floating gate electrode 5 made of polycrystalline silicon is left on the side surface of the control gate electrode 3, and the surface of the silicon oxide film 4 is exposed in other parts.

次に第3図(e)に示すように、高温酸素雰囲気中で全
面にシリコン酸化膜を成長させた後、イオン注入法によ
りヒ素を導入し、ソース・ドレインとなるN+型型数散
層7形成する。
Next, as shown in FIG. 3(e), after growing a silicon oxide film on the entire surface in a high-temperature oxygen atmosphere, arsenic is introduced by ion implantation to form an N+ type scattered layer 7 that will become the source and drain. Form.

以下、通常のMOS型半導体装置の製造方法に従い、全
面をリフロー性の良いリンケイ酸ガラス膜で平坦化し、
通常のパターニング技術により制御ゲート電極3上およ
びN+型型数散層7上コンタクト孔を形成し、続いてア
ルミニウムを1.0μ堆積させた後、バターニングし、
アルミニウム配線を形成することにより第1図に示した
浮遊ゲート型MO3半導体装置を完成させる。
Hereafter, the entire surface is flattened with a phosphosilicate glass film with good reflow properties according to the usual manufacturing method of MOS type semiconductor devices,
A contact hole is formed on the control gate electrode 3 and the N+ type scattered layer 7 by a normal patterning technique, followed by depositing 1.0 μm of aluminum, and then buttering is performed.
By forming aluminum wiring, the floating gate type MO3 semiconductor device shown in FIG. 1 is completed.

第2図は本発明の第2の実施例の断面図であり、第1図
と異なる所は、浮遊ゲート電極5が制御ゲート電極3の
一方の側面のみに形成されていることである。この第2
の実施例の製造は、第3図(d)で形成した浮遊ゲート
電極5の一方をホトリソグラフィ技術により除去すれば
よい。
FIG. 2 is a sectional view of a second embodiment of the present invention, which differs from FIG. 1 in that the floating gate electrode 5 is formed only on one side of the control gate electrode 3. FIG. This second
To manufacture this embodiment, one of the floating gate electrodes 5 formed in FIG. 3(d) may be removed by photolithography.

このように構成された本箱2の実施例においては、MO
3半導体装置の電流供給能力βを高めることができる。
In the embodiment of the bookcase 2 configured in this way, the M.O.
3. The current supply capability β of the semiconductor device can be increased.

すなわち、第1図に示した第1の実施例において、制御
ゲート電極3及び一方のN++散層7からなるドレイン
に同一電圧(例えば3V)を印加しチャネルを形成した
場合、他方のN1拡散層7からなるソースに隣接し、浮
遊ゲート電極5下のP型シリコン基板1の領域には、不
純物としてのヒ素が導入されていないため、抵抗領域と
して働く。この為にMO3半導体装置の電流供給能力β
は低下する。これに対して第2図に示した第2の実施例
では、ソース側の浮遊ゲート電極5が形成されていない
為、上述した抵抗領域は形成されることはなく、それだ
け電流供給能力βは向上したものとなる。
That is, in the first embodiment shown in FIG. 1, if the same voltage (for example, 3V) is applied to the control gate electrode 3 and the drain consisting of one N++ diffusion layer 7 to form a channel, the other N1 diffusion layer 7 Since arsenic as an impurity is not introduced into the region of the P-type silicon substrate 1 adjacent to the source 7 and below the floating gate electrode 5, it functions as a resistance region. For this reason, the current supply capacity β of the MO3 semiconductor device is
decreases. On the other hand, in the second embodiment shown in FIG. 2, since the floating gate electrode 5 on the source side is not formed, the above-mentioned resistance region is not formed, and the current supply capability β is improved accordingly. It becomes what it is.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明は、制御ゲート電極の側面に
絶縁膜を介して浮遊ゲート電極を形成することにより、
制御ゲート電極及び浮遊ゲート電極を加工性良く形成で
きると共に、層間膜の平坦化が容易になるという効果が
ある。このため、層間膜上の配線に断線発生のない信頼
性の高い浮遊ゲートMO3半導体装置が得られる。
As explained above, the present invention forms a floating gate electrode on the side surface of a control gate electrode with an insulating film interposed therebetween.
This has the effect that the control gate electrode and the floating gate electrode can be formed with good workability, and that the interlayer film can be easily flattened. Therefore, a highly reliable floating gate MO3 semiconductor device without disconnection occurring in the wiring on the interlayer film can be obtained.

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

第1図は本発明の第1の実施例の断面図、第2図は本発
明の第2の実施例の断面図、第3図(a)〜(e)は本
発明の第1の実施例の製造方法を説明する為の工程順に
示した半導体チップの断面図、第4図は従来の浮遊ゲー
ト型MOS半導体装置の断面図、第5図(a)〜(d)
は従来の浮遊ゲート型MO3半導体装置の一例の製造方
法を説明する為の工程順に示した半導体チップの断面図
である。 1・・・P型シリコン基板、2・・・ゲート酸化膜、3
・・・制御ゲート電極、4,4A・・・シリコン酸化膜
、5・・・浮遊ゲート電極、6・・・リンケイ酸ガラス
膜、手 Ir!gJ $2yl $ 3 回
FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of the invention, FIG. 2 is a sectional view of a second embodiment of the invention, and FIGS. 3(a) to 3(e) are sectional views of a first embodiment of the invention. A cross-sectional view of a semiconductor chip shown in the order of steps to explain an example manufacturing method, FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional floating gate type MOS semiconductor device, and FIGS. 5(a) to (d)
1A and 1B are cross-sectional views of a semiconductor chip shown in order of steps for explaining a manufacturing method of an example of a conventional floating gate type MO3 semiconductor device. 1...P-type silicon substrate, 2...gate oxide film, 3
... Control gate electrode, 4,4A... Silicon oxide film, 5... Floating gate electrode, 6... Phosphorsilicate glass film, hand Ir! gJ $2yl $3 times

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  一導電型半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成された制御ゲート電極と、前
記制御ゲート電極を覆うように形成された絶縁膜と、前
記絶縁膜を介し前記制御ゲート電極の側面に形成された
浮遊ゲート電極とを含むことを特徴とする浮遊ゲート型
MOS半導体装置。
a gate insulating film formed on a semiconductor substrate of one conductivity type;
A control gate electrode formed on the gate insulating film, an insulating film formed to cover the control gate electrode, and a floating gate electrode formed on a side surface of the control gate electrode with the insulating film interposed therebetween. A floating gate MOS semiconductor device characterized by:
JP19080786A 1986-08-13 1986-08-13 Floating gate type mos semiconductor device Pending JPS6345865A (en)

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JP19080786A JPS6345865A (en) 1986-08-13 1986-08-13 Floating gate type mos semiconductor device

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5231041A (en) * 1988-06-28 1993-07-27 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Manufacturing method of an electrically programmable non-volatile memory device having the floating gate extending over the control gate
US5338952A (en) * 1991-06-07 1994-08-16 Sharp Kabushiki Kaisha Non-volatile memory

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