(57)【要約】【課題】コントロールゲートが半導体基板に形成された不純物拡散層によって構成されている不揮発性半導体記憶装置において、信頼性を維持しつつ、カップリング比を大きくする。【解決手段】Ｐ型の半導体基板１に、Ｎ型ウェル３とＮ型高濃度拡散層１７からなるコントロールゲートと、コントロールゲートとは絶縁され、互いに間隔をもって形成された２つのＮ型拡散層からなるソース５及びドレイン７が形成されている。コントロールゲート表面に第１絶縁膜１１が形成されている。ソース５及びドレイン７の間の半導体基板１表面に第２絶縁膜１３が形成されている。第１絶縁膜１１上からフィールド酸化膜９上を介して第２絶縁膜１３上にわたって形成された半導体膜からなるフローティングゲート１５が形成されている。コントロールゲートの一部分を構成するＮ型高濃度拡散層１７は、フローティングゲート１５下にも配置されている。【選択図】図１
2011018690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の半導体基板と、
前記半導体基板に形成された第２導電型の拡散層からなるコントロールゲートと、
前記コントロールゲート表面に形成された第１絶縁膜と、
前記コントロールゲートとは絶縁されて前記半導体基板に互いに間隔をもって形成された２つの第２導電型の拡散層からなるソース及びドレインと、
前記ソース及び前記ドレインの間の前記半導体基板表面に形成された第２絶縁膜と、
前記半導体基板とは絶縁されて前記第１絶縁膜上及び前記第２絶縁膜上に形成された半導体膜からなるフローティングゲートと、を備え、
前記コントロールゲートは、前記半導体基板に形成された第２導電型の拡散層からなるウェルと、前記ウェルよりも濃い第２導電型不純物濃度をもつ第２導電型の高濃度拡散層を備え、
前記高濃度拡散層は、前記フローティングゲート下の少なくとも一部分に配置されている不揮発性半導体記憶装置。
【請求項２】
前記高濃度拡散層の第２導電型不純物は、前記ウェルを形成するための第２導電型不純物と、前記ソース及び前記ドレインを形成するための第２導電型不純物によって構成されている請求項１に記載の不揮発性半導体記憶装置。
【請求項３】
前記フローティングゲートは側面にテーパー形状を備えている請求項２に記載の不揮発性半導体記憶装置。
【請求項４】
前記フローティングゲートは前記コントロール上で櫛歯形状に形成されている請求項２又は３に記載の不揮発性半導体記憶装置。
【請求項５】
前記フローティングゲートは前記コントロール上で格子形状に形成されている請求項２又は３に記載の不揮発性半導体記憶装置。
【請求項６】
前記フローティングゲートは前記コントロール上で少なくとも一部分の膜厚が他の部分の膜厚に比べて薄く形成されている請求項２に記載の不揮発性半導体記憶装置。
【請求項７】
請求項１に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法であって、以下の工程（Ａ）〜（Ｄ）をその順に含む不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
（Ａ）第１導電型の半導体基板に第２導電型のウェルを形成するウェル形成工程、
（Ｂ）前記半導体基板表面に第１絶縁膜を、前記ウェル表面に第２絶縁膜を同時に形成する絶縁膜形成工程、
（Ｃ）前記第１絶縁膜上及び前記第２絶縁膜上に前記半導体基板とは絶縁された半導体膜からなるフローティングゲートを形成するフローティングゲート形成工程、
（Ｄ）写真製版工程及びイオン注入法により、前記フローティングゲートをマスクにして前記半導体基板及び前記ウェルに第２導電型不純物を注入した後、熱拡散処理を施すことにより、前記第１絶縁膜を挟んで前記半導体基板に互いに間隔をもって形成された２つの第２導電型の拡散層からなるソース及びドレインと、前記フローティングゲート下の前記ウェルに第２導電型の高濃度拡散層を形成し、前記ウェル及び前記高濃度拡散層からなるコントロールゲートを形成する高濃度不純物拡散層形成工程。
【請求項８】
前記フローティングゲート形成工程（Ｃ）で、前記フローティングゲートの側面をテーパー形状に形成する請求項７に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
【請求項９】
前記フローティングゲート形成工程（Ｃ）で、前記フローティングゲートを前記コントロール上で櫛歯形状に形成する請求項７に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
【請求項１０】
前記フローティングゲート形成工程（Ｃ）で、前記フローティングゲートを前記コントロール上で格子形状に形成する請求項７に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
【請求項１１】
前記フローティングゲート形成工程（Ｃ）で、前記コントロールゲートとなる領域の少なくとも一部分の上の前記フローティングゲートの膜厚を、前記高濃度不純物拡散層形成工程（Ｄ）での前記イオン注入において第２導電型不純物が突き抜ける程度に他の部分の膜厚に比べて薄く形成する請求項７に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
【請求項１２】
前記高濃度不純物拡散層形成工程（Ｄ）で、前記熱拡散処理を施す前に、第２写真製版工程及び第２イオン注入法により、前記コントロールゲートとなる領域の少なくとも一部分に前記フローティングゲートを突き抜ける注入エネルギーで、前記ウェルに第２導電型不純物を別途注入する工程を含み、前記コントロールゲートを前記別途注入した第２導電型不純物によっても形成する請求項７に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法に関し、特に、コントロールゲートが半導体基板に形成された不純物拡散層によって構成されている不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）に代表される不揮発性メモリは、電源を切っても記憶されたデータが消えないため、多くの用途に用いられている。
【０００３】
一般的に、不揮発性メモリは２層又は３層に積層されたポリシリコンを用いたセル構造を有している。不揮発性メモリの製造工程は、ロジックＩＣ（Integrated Circuit）の作製に用いられる標準ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）プロセス、いわゆる１層ポリシリコンプロセスよりも複雑で工程数も多い。そのため不揮発性メモリと標準ロジックを１チップの中に形成しようとすると、製造工程が多くなり、歩留りも低下し、製品価格が上昇するという問題があった。
このような問題を解決する従来技術として、１層ポリシリコンを用いたＥＥＰＲＯＭの技術が既に知られている（例えば特許文献１を参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の１層ポリシリコンを用いたＥＥＰＲＯＭでは、コントロールゲートとして使用される２層目のポリシリコンを備えていないため、ポリシリコンからなるフローティングゲートの下の半導体基板に拡散層からなるコントロールゲートを形成する必要がある。通常、コントロールゲート用の拡散層としてトランジスタ用のウェルと同じものが用いられる。
【０００５】
しかし、トランジスタ用のウェルは不純物濃度が薄いために、ＥＥＰＲＯＭのコントロールゲートとしてトランジスタ用のウェルを用いると空乏層が広がり、カップリング比が低下してしまうという問題があった。
【０００６】
また、コントロールゲート用の拡散層の濃度を濃くしても、増速拡散により、フローティングゲート、コントロールゲート間のゲート酸化膜が厚く形成されてしまい、同様にカップリング比が低下してしまうという問題があった。さらに、高不純物濃度で形成された拡散層を酸化して形成された酸化膜は品質が低下するため、不良の発生する確率が高くなり、信頼性が低下するという問題もあった。
【０００７】
本発明は、コントロールゲートが半導体基板に形成された不純物拡散層によって構成されている不揮発性半導体記憶装置において、信頼性を維持しつつ、カップリング比を大きくできる不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかる不揮発性半導体記憶装置は、第１導電型の半導体基板と、上記半導体基板に形成された第２導電型の拡散層からなるコントロールゲートと、上記コントロールゲート表面に形成された第１絶縁膜と、上記コントロールゲートとは絶縁されて上記半導体基板に互いに間隔をもって形成された２つの第２導電型の拡散層からなるソース及びドレインと、上記ソース及び上記ドレインの間の上記半導体基板表面に形成された第２絶縁膜と、上記半導体基板とは絶縁されて上記第１絶縁膜上及び上記第２絶縁膜上に形成された半導体膜からなるフローティングゲートと、を備え、上記コントロールゲートは、上記半導体基板に形成された第２導電型の拡散層からなるウェルと、上記ウェルよりも濃い第２導電型不純物濃度をもつ第２導電型の高濃度拡散層を備え、上記高濃度拡散層は、上記フローティングゲート下の少なくとも一部分に配置されているものである。
本発明にかかる不揮発性半導体記憶装置の製造方法は、本発明の不揮発性半導体記憶装置の製造方法であって、以下の工程（Ａ）〜（Ｄ）をその順に含む。
（Ａ）第１導電型の半導体基板に第２導電型のウェルを形成するウェル形成工程、
（Ｂ）上記半導体基板表面に第１絶縁膜を、上記ウェル表面に第２絶縁膜を同時に形成する絶縁膜形成工程、
（Ｃ）上記第１絶縁膜上及び上記第２絶縁膜上に上記半導体基板とは絶縁された半導体膜からなるフローティングゲートを形成するフローティングゲート形成工程、
（Ｄ）写真製版工程及びイオン注入法により、上記フローティングゲートをマスクにして上記半導体基板及び上記ウェルに第２導電型不純物を注入した後、熱拡散処理を施すことにより、上記第１絶縁膜を挟んで上記半導体基板に互いに間隔をもって形成された２つの第２導電型の拡散層からなるソース及びドレインと、上記フローティングゲート下の上記ウェルに第２導電型の高濃度拡散層を形成し、上記ウェル及び上記高濃度拡散層からなるコントロールゲートを形成する高濃度不純物拡散層形成工程。
ここで、第１導電型とはＰ型又はＮ型を意味し、第２導電型とは第１導電型と反対導電型のＮ型又はＰ型を意味する。
【０００９】
本発明の不揮発性半導体記憶装置において、上記高濃度拡散層の第２導電型不純物は、上記ウェルを形成するための第２導電型不純物と、上記ソース及び上記ドレインを形成するための第２導電型不純物によって構成されている例を挙げることができる。
【００１０】
本発明の不揮発性半導体記憶装置において、上記フローティングゲートは側面にテーパー形状を備えている例を挙げることができる。
また、上記フローティングゲートは上記コントロール上で櫛歯形状に形成されているようにしてもよい。
また、上記フローティングゲートは上記コントロール上で格子形状に形成されているようにしてもよい。
また、上記フローティングゲートは上記コントロール上で少なくとも一部分の膜厚が他の部分の膜厚に比べて薄く形成されているようにしてもよい。
【００１１】
本発明の不揮発性半導体記憶装置の製造方法において、上記フローティングゲート形成工程（Ｃ）で、上記フローティングゲートの側面をテーパー形状に形成する例を挙げることができる。
また、上記フローティングゲート形成工程（Ｃ）で、上記フローティングゲートを上記コントロール上で櫛歯形状に形成するようにしてもよい。
また、上記フローティングゲート形成工程（Ｃ）で、上記フローティングゲートを上記コントロール上で格子形状に形成するようにしてもよい。
また、上記フローティングゲート形成工程（Ｃ）で、上記コントロールゲートとなる領域の少なくとも一部分の上の上記フローティングゲートの膜厚を、上記高濃度不純物拡散層形成工程（Ｄ）での上記イオン注入において第２導電型不純物が突き抜ける程度に他の部分の膜厚に比べて薄く形成するようにしてもよい。
【００１２】
また、上記高濃度不純物拡散層形成工程（Ｄ）で、上記熱拡散処理を施す前に、第２写真製版工程及び第２イオン注入法により、上記コントロールゲートとなる領域の少なくとも一部分に上記フローティングゲートを突き抜ける注入エネルギーで、上記ウェルに第２導電型不純物を注入する工程を含み、上記コントロールゲートを上記別途注入した第２導電型不純物によっても形成するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の不揮発性半導体記憶装置では、半導体基板に形成された拡散層からなるコントロールゲートを備えた不揮発性半導体記憶装置において、コントロールゲートは、半導体基板に形成された第２導電型の拡散層からなるウェルと、ウェルよりも濃い第２導電型不純物濃度をもつ第２導電型の高濃度拡散層を備え、高濃度拡散層は、フローティングゲート下の少なくとも一部分に配置されているようにした。
コントロールゲートは、ウェルよりも濃い第２導電型不純物濃度をもつ高濃度拡散層を備えているので、コントロールゲートがウェルのみによって形成されている場合に比べて空乏層の広がりを防ぐことができ、カップリング比を向上させることができる。
【００１４】
また、コントロールゲートの高濃度拡散層の第２導電型不純物は、ウェルを形成するための第２導電型不純物と、ソース及びドレインを形成するための第２導電型不純物によって構成されているようにすれば、ソース及びドレインを形成するための第２導電型不純物は第１絶縁膜及びフローティングゲートの形成後に注入されるものなので、増速酸化によって第１絶縁膜厚が厚くなってカップリング比が低下すること、及び第１絶縁膜の質の低下による信頼性の低下を防止できる。
【００１５】
本発明の不揮発性半導体記憶装置の製造方法では、第１導電型の半導体基板に第２導電型のウェルを形成するウェル形成工程（Ａ）、半導体基板表面に第１絶縁膜を、ウェル表面に第２絶縁膜を同時に形成する絶縁膜形成工程（Ｂ）、第１絶縁膜上及び第２絶縁膜上に半導体基板とは絶縁された半導体膜からなるフローティングゲートを形成するフローティングゲート形成工程（Ｃ）、写真製版工程及びイオン注入法により、フローティングゲートをマスクにして半導体基板及びウェルに第２導電型不純物を注入した後、熱拡散処理を施すことにより、第１絶縁膜を挟んで半導体基板に互いに間隔をもって形成された２つの第２導電型の拡散層からなるソース及びドレインと、フローティングゲート下のウェルに第２導電型の高濃度拡散層を形成し、ウェル及び高濃度拡散層からなるコントロールゲートを形成する高濃度不純物拡散層形成工程（Ｄ）、をその順に含むようにした。
本発明の製造方法は、コントロールゲートをウェルとウェルよりも濃い第２導電型不純物濃度によって形成するので、コントロールゲートがウェルのみによって形成されている場合に比べて空乏層の広がりを防ぐことができ、カップリング比を向上させることができる。
さらに、コントロールゲートの高濃度拡散層を、第１絶縁膜及びフローティングゲートの形成後に、ソース及びドレインを形成するための第２導電型不純物をウェルに注入して形成するので、増速酸化によって第１絶縁膜厚が厚くなってカップリング比が低下すること、及び第１絶縁膜の質の低下による信頼性の低下を防止できる。
【００１６】
本発明の不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法において、フローティングゲートは、側面にテーパー形状を備えているか、コントロール上で少なくとも一部分の膜厚が他の部分の膜厚に比べて薄く形成されているようにすれば、ソース及びドレインを形成するためのイオン注入の際に不純物がフローティングゲートのテーパー形状部分又は膜厚が薄くなっている部分を突き抜けてウェルに注入されるので、フローティングゲート下に配置される高濃度拡散層面積が大きくなる。
【００１７】
また、フローティングゲートはコントロール上で櫛歯形状又は格子形状に形成されているようにすれば、コントロールゲート上でのフローティングゲートの輪郭が長くなり、フローティングゲートをマスクにしてソース及びドレインを形成するための不純物を注入した後に熱処理を施す際により多くの不純物がフローティングゲート下に熱拡散されるので、フローティングゲート下に配置される高濃度拡散層面積が大きくなる。
【００１８】
また、本発明の不揮発性半導体記憶装置の製造方法において、高濃度不純物拡散層形成工程（Ｄ）で、熱拡散処理を施す前に、第２写真製版工程及び第２イオン注入法により、コントロールゲートとなる領域の少なくとも一部分にフローティングゲートを突き抜ける注入エネルギーで、ウェルに第２導電型不純物を注入する工程を含み、コントロールゲートを上記別途注入した第２導電型不純物によっても形成するようにすれば、フローティングゲート下に配置されるコントロールゲートの不純物濃度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】不揮発性半導体記憶装置の一実施例を概略的に示す図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ位置での断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＢ−Ｂ位置での断面図である。
【図２】図１の不揮発性半導体記憶装置を製造するための製造工程を製造方法の一実施例として説明するための断面図である。図１（Ｂ）に対応している。
【図３】図１の不揮発性半導体記憶装置を製造するための製造工程を製造方法の一実施例として説明するための断面図である。図１（Ｃ）に対応している。
【図４】不揮発性半導体記憶装置の他の実施例を概略的に示す図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ位置での断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＢ−Ｂ位置での断面図である。
【図５】不揮発性半導体記憶装置のさらに他の実施例を概略的に示す図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ位置での断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＢ−Ｂ位置での断面図である。
【図６】不揮発性半導体記憶装置のさらに他の実施例を概略的に示す図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ位置での断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＢ−Ｂ位置での断面図である。
【図７】不揮発性半導体記憶装置のさらに他の実施例を概略的に示す図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ位置での断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＢ−Ｂ位置での断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、不揮発性半導体記憶装置の一実施例を概略的に示す図である。図１（Ａ）は平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ位置での断面図、図１（Ｃ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ位置での断面図である。
【００２１】
Ｐ型の半導体基板１（Ｐｓｕｂ）にＮ型ウェル３（ＮＷ）が形成されている。半導体基板１には、Ｎ型ウェル３とは絶縁されて、互いに間隔をもつ２つのＮ型拡散層からなるソース５及びドレイン７が形成されている。半導体基板１の表面に素子分離用のフィールド酸化膜９が形成されている。
【００２２】
Ｎ型ウェル３の表面にキャパシタ用のゲート酸化膜（第１絶縁膜）１１が形成されている。ソース５、ドレイン７間の半導体基板１表面にメモリ用のゲート酸化膜（第２絶縁膜）１３が形成されている。この実施例ではゲート酸化膜１１，１３の膜厚は同じである。
【００２３】
ゲート酸化膜１１上からフィールド酸化膜９を介してゲート酸化膜１３上にわたって、ポリシリコン膜（半導体膜）からなるフローティングゲート１５が形成されている。フローティングゲート１５は断面がテーパー形状に形成されている。
【００２４】
Ｎ型ウェル３にＮ型高濃度拡散層１７が形成されている。Ｎ型高濃度拡散層１７は、ソース５及びドレイン７を形成する際にフローティングゲート１５をマスクにして注入されたＮ型不純物がＮ型ウェル３に注入されて形成されたものである。フローティングゲート１５がテーパー形状に形成されているので、Ｎ型不純物がフローティングゲート１５の膜厚が薄くなっている部分を突き抜けてＮ型ウェル３に注入されており、Ｎ型高濃度拡散層１７はフローティングゲート１５下にも配置されている。Ｎ型ウェル３及びＮ型高濃度拡散層１７はコントロールゲートを構成する。
【００２５】
図２及び図３は、図１の不揮発性半導体記憶装置を製造するための製造工程を製造方法の一実施例として説明するための断面図である。図２は図１（Ｂ）に対応している。図３は図１（Ｃ）に対応している。図２及び図３におけるかっこ数字は以下に説明する工程に対応している。
【００２６】
（１）写真製版技術及びイオン注入法により、Ｐ型の半導体基板１の所定の領域にＮ型不純物を注入する。熱処理を施して、そのＮ型不純物を熱拡散させてＮ型ウェル３を形成する。
【００２７】
（２）例えばＬＯＣＯＳ（local oxidation of silicon）法により、活性領域に開口部をもつように半導体基板１表面に素子分離用のフィールド酸化膜９を形成する。熱酸化処理を施して、フィールド酸化膜９の開口部に露出している半導体基板１表面及びＮ型ウェル３表面にゲート酸化膜１１，１３を同時に形成する。
【００２８】
（３）ＣＶＤ（chemical vapor deposition）法により、フィールド酸化膜９上及びゲート酸化膜１１，１３上にポリシリコン膜を形成する。写真製版技術及びエッチング技術により、ポリシリコン膜をパターニングして、断面がテーパー形状のフローティングゲート１５を形成する。フローティングゲート１５の断面をテーパー形状に形成する方法として、例えば、断面がテーパー形状のフォトレジストをポリシリコン膜上に形成し、そのレジスト形状をエッチング技術によってポリシリコン膜に転写する方法を挙げることができる。断面がテーパー形状のレジストを形成する方法として、例えば、ハーフトーンレチクルを用いた方法や、斜め露光による方法を挙げることができる。ただし、断面がテーパー形状のフローティングゲート１５を形成する方法はこれらに限定されるものではない。
【００２９】
（４）写真製版技術及びイオン注入法により、フローティングゲート１５をマスクにして半導体基板１及びＮ型ウェル３にリン又はヒ素のＮ型不純物を注入する。ここで、イオン注入は斜めイオン注入法により行なってもよい。このとき、フローティングゲート１５が薄くなっている部分では、Ｎ型不純物がフローティングゲート１５を突き抜けて半導体基板１及びＮ型ウェル３に注入される。熱処理を施して、注入したＮ型不純物を活性化させることにより、半導体基板１にソース５及びドレイン７を形成し、同時に、Ｎ型ウェル３にＮ型高濃度拡散層１７を形成する。
【００３０】
上記実施例では、コントロールゲートは、Ｎ型ウェル３よりも濃いＮ型不純物濃度をもつＮ型高濃度拡散層１７を備えているので、コントロールゲートがＮ型ウェル３のみによって形成されている場合に比べて空乏層の広がりを防ぐことができ、カップリング比を向上させることができる。
【００３１】
さらに、Ｎ型高濃度拡散層１７は、ゲート絶縁膜１１，１３及びフローティングゲート１５の形成後に注入されたＮ型不純物によって形成されるものなので、増速酸化によってゲート絶縁膜１１が厚くなってカップリング比が低下すること、及びゲート絶縁膜１１の質の低下による信頼性の低下を防止できる。
【００３２】
図４は、不揮発性半導体記憶装置の他の実施例を概略的に示す図である。図４（Ａ）は平面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＡ−Ａ位置での断面図、図４（Ｃ）は図４（Ａ）のＢ−Ｂ位置での断面図である。図１と同じ機能を果たす部分には同じ符号を付す。
【００３３】
図１の実施例と比べて、フローティングゲート１５は、テーパー形状に形成されておらず、かつ、Ｎ型ウェル３及びＮ型高濃度拡散層１７上で櫛歯形状に形成されている。Ｎ型高濃度拡散層１７はフローティングゲート１５をマスクにして形成されるので、フローティングゲート１５の櫛歯の間にも形成されている。
【００３４】
この実施例は、図２及び図３を参照して説明した製造工程において、フローティングゲート１５を形成するためのポリシリコン膜をパターニングするためのマスクパターンを変更することにより、同様にして形成することができる。
【００３５】
この実施例では、フローティングゲート１５は、Ｎ型ウェル３及びＮ型高濃度拡散層１７上で櫛歯形状に形成されているので、コントロールゲート上でのフローティングゲート１５の輪郭が長くなり、フローティングゲート１５をマスクにしてソース及びドレインを形成するための不純物を注入した後に熱処理を施す際により多くのＮ型不純物がフローティングゲート１５下に熱拡散される。そして、フローティングゲート１５下に配置されるＮ型高濃度拡散層１７の面積が大きくなる。これにより、コントロールゲートがＮ型ウェル３のみによって形成されている場合に比べて空乏層の広がりを防ぐことができ、カップリング比を向上させることができる。
【００３６】
図５は、不揮発性半導体記憶装置のさらに他の実施例を概略的に示す図である。図５（Ａ）は平面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＡ−Ａ位置での断面図、図５（Ｃ）は図５（Ａ）のＢ−Ｂ位置での断面図である。図１と同じ機能を果たす部分には同じ符号を付す。
【００３７】
図１の実施例と比べて、フローティングゲート１５は、テーパー形状に形成されておらず、かつ、Ｎ型ウェル３及びＮ型高濃度拡散層１７上で格子形状に形成されている。Ｎ型高濃度拡散層１７はフローティングゲート１５をマスクにして形成されるので、フローティングゲート１５の格子の開口部にも形成されている。
【００３８】
この実施例は、図２及び図３を参照して説明した製造工程において、フローティングゲート１５を形成するためのポリシリコン膜をパターニングするためのマスクパターンを変更することにより、同様にして形成することができる。
【００３９】
この実施例では、フローティングゲート１５は、Ｎ型ウェル３及びＮ型高濃度拡散層１７上で格子形状に形成されているので、コントロールゲート上でのフローティングゲート１５の輪郭が長くなり、図４の実施例と同様に、フローティングゲート１５をマスクにしてソース及びドレインを形成するための不純物を注入した後に熱処理を施す際により多くのＮ型不純物がフローティングゲート１５下に熱拡散され、フローティングゲート１５下に配置されるＮ型高濃度拡散層１７の面積が大きくなる。これにより、コントロールゲートがＮ型ウェル３のみによって形成されている場合に比べて空乏層の広がりを防ぐことができ、カップリング比を向上させることができる。
【００４０】
図４及び図５に示した実施例において、カップリング比の向上の点から考えて、隣り合うＮ型高濃度拡散層１７がフローティングゲート１５下でつながっているようにしてもよい。そのためには、櫛歯形状又は格子形状のフローティングゲート１５の幅寸法をＮ型高濃度拡散層１７の横方向拡散距離の２倍の寸法よりも小さくすればよい。これにより、Ｎ型高濃度拡散層１７をフローティングゲート１５の下まで熱処理による横方向拡散で、十分に回りこませることができる。
【００４１】
例えばヒ素を５０ＫｅＶ、６.０×１０15ｃｍ-2程度の条件で注入した後、９００℃、８０分程度の条件で熱処理すれば、０.１７μｍ程度だけ横方向に拡散する。したがって、櫛歯形状又は格子形状のフローティングゲート１５の幅寸法を０.３４μｍ以下にすれば、隣り合うＮ型高濃度拡散層１７がフローティングゲート１５下でつながっているようにできる。
また、図４及び図５に示した実施例において、斜めイオン注入法を用いたり、図１に示したようにフローティングゲート１５がテーパー形状に形成されているようにしたりすれば、隣り合うＮ型高濃度拡散層１７をフローティングゲート１５下でつながっているようにしやすくなる。
【００４２】
また、横方向拡散距離が短い場合、フローティングゲート１５の幅寸法を小さくするために、ＫｒＦやＡｒＦなどのエキシマレーザーによる露光や、液浸露光、ＥＢ（Electron beam）露光などの技術を利用すればよい。
【００４３】
図６は、不揮発性半導体記憶装置のさらに他の実施例を概略的に示す図である。図６（Ａ）は平面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＡ−Ａ位置での断面図、図６（Ｃ）は図６（Ａ）のＢ−Ｂ位置での断面図である。図１と同じ機能を果たす部分には同じ符号を付す。
【００４４】
図１の実施例と比べて、フローティングゲート１５は、テーパー形状に形成されていない。フローティングゲート１５下のＮ型ウェル３に第２Ｎ型高濃度拡散層１９が形成されている。第２Ｎ型高濃度拡散層１９は、Ｎ型高濃度拡散層１７とは別途イオン注入法により形成されたものである。
【００４５】
ソース５及びドレイン７ならびにＮ型高濃度拡散層１７を形成するためのイオン注入を行なう前、又は行なった後で熱処理を施す前に、写真製版技術及びイオン注入法を用いて、Ｎ型ウェル３にフローティングゲート１５を突き抜ける条件でＮ型不純物を注入し、その後、熱処理を施すことにより、第２Ｎ型高濃度拡散層１９を形成できる。
【００４６】
この実施例では、フローティングゲート１５下に第２Ｎ型高濃度拡散層１９が形成されているので、フローティングゲート１５下に配置されるコントロールゲートの不純物濃度を高めることができる。これにより、コントロールゲートがＮ型ウェル３のみによって形成されている場合に比べて空乏層の広がりを防ぐことができ、カップリング比を向上させることができる。
【００４７】
図７は、不揮発性半導体記憶装置のさらに他の実施例を概略的に示す図である。図７（Ａ）は平面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＡ−Ａ位置での断面図、図７（Ｃ）は図７（Ａ）のＢ−Ｂ位置での断面図である。図１と同じ機能を果たす部分には同じ符号を付す。
【００４８】
図１の実施例と比べて、フローティングゲート１５は、テーパー形状に形成されておらず、かつ、Ｎ型ウェル３上の一部分で膜厚が薄く形成されている。フローティングゲート１５の薄膜部分１５ａの膜厚は、ソース５及びドレイン７ならびにＮ型高濃度拡散層１７を形成する際のイオン注入においてＮ型不純物が突き抜ける程度に形成されている。薄膜部分１５ａの下に、フローティングゲート１５を突き抜けたＮ型不純物によって第３Ｎ型高濃度拡散層２１が形成されている。
【００４９】
フローティングゲート１５の薄膜部分１５ａは、フローティングゲート１５をパターニングするための写真製版技術及びエッチング技術とは別途、写真製版技術及びエッチング技術を用いて所定領域のポリシリコン膜の膜厚を薄くすることによって形成することができる。
【００５０】
この実施例では、フローティングゲート１５下に第３Ｎ型高濃度拡散層２１が形成されているので、フローティングゲート１５下に配置されるコントロールゲートの不純物濃度を高めることができる。これにより、コントロールゲートがＮ型ウェル３のみによって形成されている場合に比べて空乏層の広がりを防ぐことができ、カップリング比を向上させることができる。
【００５１】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【００５２】
例えば、図６及び図７に示した実施例において、フローティングゲート１５はテーパー形状であってもよい。
また、上記実施例では、第１導電型としてＰ型、第２導電型としてＮ型を用いているが、第１導電型としてＮ型、第２導電型としてＰ型を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、ＥＥＰＲＯＭなど、不揮発性半導体記憶装置を備えた半導体製品などに適用できる。
【符号の説明】
【００５４】
１  Ｐ型半導体基板
３  Ｎ型ウェル
５  ソース
７  ドレイン
１１  キャパシタ用のゲート酸化膜（第１絶縁膜）
１３  メモリ用のゲート酸化膜（第２絶縁膜）
１５  フローティングゲート
１７  Ｎ型高濃度拡散層
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５５】
【特許文献１】特表平０８−５０６６９３号公報
【図１】
2011018690.tif 000003
【図２】
2011018690.tif 000004
【図３】
2011018690.tif 000005
【図４】
2011018690.tif 000006
【図５】
2011018690.tif 000007
【図６】
2011018690.tif 000008
【図７】
2011018690.tif 000009