METHOD OF MAKING FLOATING GATE MOS FIELD-EFFECT TRANSISTOR MEMORY CELLS

Abstract: 1. A method for the production of storage cells comprising a MOS field effect transistor which has a floating gate, wherein firstly that part of the surface of a monocrystalline silicon body provided for the storage cell is covered by thermal oxidation with a first SiO2 -layer which forms a part of the gate oxide layer for the MOS field effect transistor which is to be provided with the floating gate, and in this first SiO2 -layer, at the location provided for the erasing zone of the storage cell, a window is formed which extends to the surface of the silicon body, wherein, in a further thermal oxidation process, the surface of the silicon body which is exposed in the window is then re-oxidised and simultaneously the still present oxide covering of the silicon body is additionally subjected to the oxidation process, wherein the surface of the oxide coatings present at the surface of the silicon body are covered with a first layer of polycrystalline silicon and from this polycrystalline silicon layer the floating gate is formed, wherein, following the formation of the floating gate, the latter is covered with a thermally produced oxide layer and to this oxide layer there is then applied a further polycrystalline silicon layer, which forms the basis for the control gate of the MOS field effect transistor which contains the floating gate, and from which the control gate is formed, and wherein finally by a doping process, in particular an implantation process, which is carried out using one of the two gates as a mask, the source- and drain zones of the MOS field effect transistor provided with the floating gate are formed, wherein, following the formation of the first SiO2 -layer (Gox*), the latter is covered with an implantation mask (L), which simultaneously defines the window (F) to be produced therein down to the surface of the silicon body (ST), and, limited by this implantation mask (L), an ion implantation into that region of the silicon body (ST) which is to be exposed through the window (F) is carried out using doping ions wich lead to the conductivity type provided for the source and drain zones, wherein, after the formation of the window (F) in the first SiO2 -layer (Gox*), the production process for the MOS field effect transistor with the floating gate (GF) is continued in the usual way, wherein that region of the surface of the, for example, p-doped silicon body (ST) which is in each case assigned to the storage cell to be produce, is framed by a thicker SiO2 -layer (Dox) (LOCOS-process) before the first SiO2 -layer (Gox*) is formed at the location of the storage cell to be produced, and where the thicker SiO2 -layer (Dox) is produced on a part of the surface which is doped to a higher level than the surface of the silicon body (ST) provided for the storage cell, characterized in that - a redoping is carried out in the region of the window (F) which is to be formed in the first SiO2 -layer (Gox*), so that the window region together with the drain zone of the storage transistor forms a common zone which has the conductivity type of the drain zone, - that the redoping is carried out by means of implantation, - that the redoping is carried out immediately following the formation of the first SiO2 -layer (Gox*),and - that the implantation is arranged to be such that the redoped zone within the window (F) which is formed as a result of this implantation acquires an effective doping concentration which is approximately double the effective doping below the thicker oxide layer (Dox).

Description: Verfahren zum Herstellen von Speicherzellen mit einem ein schwebendes Gate aufweisenden MOS-Feldeffekttransistor Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Speicherzellen mit einem ein schwebendes Gate aufweisenden MOS-Feldeffekttransistor, bei dem zunächst der für die Speicherzelle vorgesehene Teil der Oberfläche eines monokristallinen Silicimkdrpers durch thermische Oxydation mit einer einen Teil des Gateoxyds für den mit dem schwebenden Gate zu versehenden MOS-Feldeffekttransistor bildenden ersten SiO2-Schicht abgedeckt und in dieser ersten SiO2-Schicht an der für den tdschbereich der Speicherzelle vorgesehenen Stelle ein zur Oberfläche des Sili ciumkdrpers durchgehendes Fenster erzeugt wird, bei dem dann in einem weiteren thermischen Oxydationsprozess die in dem Fenster freiliegende Oberfläche des Siliciumkörpers erneut oxydiert und gleichzeitig die noch vorhandene Oxydbe-. deckung des Siliciumkdrpers dem Oxydationsprozess mitunterzo- gen wird, bei dem dann die Oberfläche der erzeugten SiO2 Schicht mit einer ersten Schicht aus polykristallinem Silicium abgedeckt und aus dieser polykristallinen Silicium- schicht das schwebende Gate hergestellt wird, bei dem nach Formung des schwebenden Gases dieses durch eine thermisch erzeugte Oxydschicht abgedeckt wird und auf dieser Oxyd- schicht dann eine weitere - die Grundlage für das Steuergate des das schwebende Gate enthaltenden MOS-Feldeffekt- transistors bildende-weitere polykristalline Siliciumschicht aufgebracht und aus ihr das Steuergate geformt wird und bei dem schliesslich durch einen unter Verwendung eines der beiden Gases als Maske durchgeführten Dotierungsprozess, insbesondere lmplantationsprozess, die Source- und die Drainzone des mit dem schwebenden Gate versehenen MOS-Feldeffekttransistors hergestellt wird. Ein solches Verfahren ist in der Dw-OS 30 37 744 (VPA 80 P 1166) bzw. in Electroniscs/February 28, 1980, S. 113 117, beschrieben. Dort ist angegeben, dass die Aufladung bzw. Entladung des schwebenden Gates des Speichertransistors einer sog. E2PROH-Speicherzelle über die in dem sog. Löchbereich innerhalb des genannten Fensters in der durch den ersten Oxydationsprozess entstandene SiO2-Schicht erfolgt, so dass dieses Fenster sowohl als Löschfenster als auch als Programmierfenster für den Speichertransistor und damit für die E2PROM-Speicherzelle dient. Hinsichtlich des Aufbaus einer üblichen E2PROM-Speicher zelle ist in anbetracht des Standes der Technik festzustellen, dass es sich hier normalerweise um eine sog. Zwei Transistor-Speicherzelle handelt, die aus einem mit dem schwebenden Gate versehenen Speichertransistor une einem diesen mit der zugehörigen Spaltenleitung der aus solchen Zellen aufgebauten Speichermatrix verbindenden normalen MOS-SchP1ttrPusistor besteht. Der Speichertransistor liegt bei allen E2 PROM-Zellen der Speichermatrix am Bezugspotential , wahrend die Spaltenleitung entsprechend der jeweils anzuwendenden Betriebsweise des Speichers mit einer Be- triebsspannung im Bereich von O bis 20 V zu beaufschlagen ist. Die beiden jeweils in Serie bezüglich ihrer Source Drainstrecke liegenden s sistoren jeder Zelle sind bevorzugt in n-Eanal-Technik ausgebildet. Ferner sind die den einzelnen tri=eilen jeweils zugeordneten E2PROM Speicherzellen jeweils über das Gate ihres Schalttrans5- stors mit einer der betreffenden Matrixzeile jeweils zugeordneten Auswahlleitung und das Steuergate des Speichertransistors dieser Zellen über eine parallel zu dieser AuswahIl eitung verlaufende Pro grammi er- bzw. Löschleitung verbunden. Uber diese Leitung sowie über das vom Siliumkörper gebildete Substrat wird die für die Programmierung bzw. Löschung der Speicherzelle erforderliche Progrnmmier- bzw Löschspannung angelegt. Dies führt zu einer Aufladung bzw. Entladung des schwebenden Gastes unter Vermittlung des DUnnoxyds am Löschbereich als Medium. Nun ist die Anzahl der an einer gegebenen E2PROM-Speicherzelle durchführberen Progrnmmier- bzw. Löschprozesse be grenzt. Erfahrungsgemäss können an der einzelnen Zelle im Durchscbnitt nur 20000 bis 40000 Lösch- und Programmier vorgegänge vorgenommen werden. Dies ist deswegen der Fall, weil im Bereich des genannten DWanoxyds die Isolationsfestigkeit der Oxydschicht infolge der durch diese Vorgänge bedingten Belastung beeinträchtigt wird. Diese Beeinträchtigung ist dadurch bedingt, dass an der Grenze zwischen dem durch eine Polysiliciumelektrode und dem Dtlnnoxyd im Programmier- und Löschfensterbereich ab-ge- - dectten Halbleiterbereich ein pn-Ubergang, nämlich der Übergang zwischen Substratvbereinh und der hochdotierten Drainzone des Speichertransistors, vorliegt. Die an diesem pn-Übergang im Bereich Dünnoxyds auftretende Durchbruchspannung ist durch das schwebende Gate beeinflui3t und hängt von dessen Ladungszustand abv Die an solchen pn-Uber- gängenauftretende Durchbruchsspannung führt, wenn sie erreicht oder gar überschritten wird, zur Entstehung heisser Ladungsträger in dem an das DRnnoxyd angrenzenden Halb leiterberedch, was zwangsläufig zu einer Schädigung des darüber liegenden DUnnoxyds führt. Diese Schädigung des D2nnoxyds führt zu einer erheblichen Verminderung seiner Standfestigkeit gegenüber der Beanspruchung bei Programmier- und Löschvorgängen. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, hier eine Abhilfe zu schaffen, so dass die Durchschnittszahl der möglichen Programmier-und Löschzyklen merklich vergrössert wird. Hierzu ist gemäss der Erfindung vorgesehen, dass nach Erzeugung der ersten SiO2-Schicht diese mit einer - zugleich das in dieser zu erzeugende Fenster zur Oberfläche des Siliciumkörpers definierenden-Implantationsmaske bedeckt und unter Begrenzung durch diese Implantationsmaske eine lonenimplantation unter Verwendung von zu dem ür die Source- und Drainzone vorgesehenen Leitungstyp führenden dotierenden Ionen in den durch das Fenster dann frei zu- legenden Bereich des Siliciumkörpers vorgenommen wird, und dass dann nach Erzeugung des Fensters in der ersten SiO2-Schicht der Herstellungsprozess für den MOS-Feld- effekttransistor mit dem schwebenden Gate in üblicher Weise weitergeführt wird. Die Erfindung wird nun anhand der Figuren 1 bis 7 näher beschrieben, in denen die ei=en Schritte des erf in- dungsgemässen Verfahrens dargestellt sind. Das erfindungsgemässe Verfahren geht zweckmässig von einem p-dotwerten monokristallinen scheibenförmigen Silicium körper, dem Substrat ST, aus, dessen zu bearbeitende Oberfläche (100)-orsentiert ist. Gegebenenfalls kann die zu bearbeitende Oberfläche auch die Oberfläche einer epitaktisch auf einem n-dotierten Siliciumeinkristall abgeschiedenen p-dotierten Siliciumschicht sein. Die Konzentration der insbesondere aus Bor bestehenden Do tierung des Substrats ST ist auf einen Widerstandsweft von 30 - 5Q Ohm.cm eingestellt. Vor der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird die (100)-orientierte Substratoberfläche in die den einzelnen Speicherzellen zugeteilten Bereiche durch Er zeugung des die einzelnen Bereiche rahmenförmig umgeben den Feldoxyds Dox unterteilt. Zweckmässig wird hierzu an der Substratoberfläche zunächst eine etwa 50 nm dicke Oxydschicht insbesondere durch thermische Oxydation er zeugt und mit einer Siliciumnitridschicht von etwa 160 um Stärke abgedeckt. Mittels Photolack-Ätztechnik werden z.B. unter Verwendung des Plasma-Ätzverfahrens - die mit dem Feldoxyd Dox zu versehenden Stellen der Substrato berfläche freigelegt, während die von den noch zu erzeu genden Speicherzellen ei;izunehmenden und von dem Feldoxydrahmen Dcx jeweils umgebenen Bereiche der Substratoberfläche zunächst von der 50 nm starken Oxydschicht und der als Oxydationsmaske verwendeten Siliciumnitridschicht bedeckt bleiben. An den freigelegten Stellen der Substratoberfläche wird zunächst durch Implantation von Borionen die Substratdotierung lokal erhöht. Dann wird die Erzeugung des Feldoxyds an den durch die Borimplantation vorbehandelten Stellen der Substraoberfläche vorgenommen. Die Stärke des Feldoxyds Dcx wird beispielsweise auf 1,3/um eingestellt. Schliesslich wird die Nitridschicht, z.B. durch Xtzung mit heisser Phosphorsäure oder durch Plasmaätzung, entfernt. Die als Träger der aus Siliciummitrid bestehenden Oxydationsmaske verwendete Oxyd- schicht kann ggt. als Grundlage für das Gateoxyd erhalten bleiben. In vielen Fällen wird man Jedoch nach der Erzeugung des Feldoxyds Dox nicht nur die Nitridschicht sondern auch die sie tragende Oxydschicht von der Siliciumoberfläche entfernen, so dass man die aus Fig. 2 ersichtlichen Verhältnisse hat. In Figur 1 ist das Layout der herzustellenden B2PROM-Zelle dargestellt. Die Beschreibung der Herstellungsprozesse er- folgt anhand der übrigen Figuren, die den jeweils erreichten Zustand längs der Schnittlinie 1 in einem Teil a und längs der Schnittlinie 2 in einem Teil b darstellen. Dem Ausgangszustand entsprechend Fig. 2a und 2b hat man also den vom Feldoxydrahmen Dox umgebenen Bereich der p-dotierten Substratoberfläche. Die durch die genannte Borimplantation erzielte Erhöhung der Dotierung im Substrat ST ist durch "+ Zeichen angedeutet. In dem nun folgenden ersten Oxydationsprozess gemäss der Definition der Erfindung wird die nunmehr in den einzelnen zur Herstellung je einer Speicherzelle vorgesehenen Bereichen freiliegende Oberfläche des Substrats ST mit einer die Grundlage des Gateoxyds am Ort der beiden für die Spei cherzelle vorgesehenen Transistoren bildenden ersten Oxydschicht Gox bedeckt. Dabei wird die Stärke dieser ersten Oxydschicht Gox derart eingestellt, dass ihre Summe mit der Stärke des für das Innere des zu erzeugenden Fensters genau die für das Gateoxyd Gox am Ort der beiden die Zelle bildenden MOS-Feldeffekttransistoren ergibt. Der nunmehr vorliegende Zustand ist in Fig. 3 dargestellt. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird nun noch in üb- lichter Weise die für die Erzeugung des Programier-und toschfensters in der Oxydschicht Gox erforderliche Photolackätzmaske L aufgebracht. Diese bedeckt die Gesamtoberfläche der Anordnung mit Ausnehme der für die Erzeugung des Programmier- und Löschfensters Fvorgesehenen Stelle. Da das Fenster F dort entstehen soll, wo in der Ne der Speichertransistor der herztistellenden Zelle absichti ist, und der hierfür vorgesehene Ort nur die Schnittlinie 1 aber nicht die Schnittlinie 2 berührt, ist in der den erreichten Zustand darstellenden Fig. 4 die Photolackschicht L im Teil 4b vollständig erhalten, während sie im Teil 4a von der Oberfläche der SiO2-Schicht Oox entfernt ist. Zu bemerken ist weiterhin, dass für das erfindungsgemässe Verfahren die Photolackmaske L nicht nur als Ätzmaske sondern unmittelbar vorherauchals Implantationsmaske eingesetzt wird, was bei der Einstellung der Stärke der Photolackschicht L zu berücksichtigen ist. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird somit nach dem Aufbringen der Photolackschicht 1. und deren Entfernung durch Belichten und Entwickeln von der für das Fenster F vorgesehenen Stelle der ersten Oxydschicht Gox die Implantation z'itt Ionen eines dotierenden Elements vorgenommen, das den für die Source- und Drainzone der beiden Trans4- storen der Speicherzelle vorgesehenen Leitungstyp erzeugt. Im vorliegenden Fall müssen demnach Donatorionen, insbesondere Phosphorionen oder Arsenionen verwendet wer den. Die Stärke der Photolackmaske L und die Implantationsenergie werden so auteinander abgestimmt, dass die zu implantierenden Ionen an der von der Photolacksohicht freigelegten Stelle (Fig. 4a) die erste Oxydschicht Gox*durch- dringen und zu einer Umdotierung des an die Oxydschicht unmittelbar angrenzenden Bereiches des Substrats ST führen, während an den von der Lackschicht L bedeckten Stellen der Oxydschicht Gox und auch des Diokoxyds Dcx ein Vordringen der Implantationsionen in das Substrat unterbunden ist. Die erreichte Umdotierung ist noch in Fig. 4a durch die Zeichen "-" angedeutet. Das Ziel dieser Umdotierung im Bereich des noch zu erzeugenden ProgrAmmier- und Löschfensters F ist, dass dieser Bereich mit der noch zu erzeugenden Drainzone des Speichertransistors eine gemeinsame Zone vom Leitungstyp der Drainzone bildet und damit ein pn-Übergang unterhalb des Fensters F innerhalb des noch zu erzeugenden Duflnoxydbereichs ausgeschlossen ist. Um dies auf jeden Fall auch mit Rücksicht auf die oben erwähnte Borimplantation unterhalb des Feldoxyds Dcx sicherzustellen wird bevorzugt die am Ort des nunmehr zu erzeugenden Fensters F vorhejdurchgefi3hrte Donatorimplantation derart bemessen, dass die aufgrund der Umdotierung erreichte effektive Dotierungskonzentration am Ort des Fensters F etwa der doppelten Akzeptorkonzentration unterhalb des Feldoxyds Dcx entspricht. Der zur Erzeugung des Fensters F unter Verwendung der unveränderten Photolack-Implantationsmaske L als Ätzmaske und unter Verwendung eines für SiO2 spezifischen AtzmittelsX wie verdünnte Flusssäure} durchgeführte Ätzprozess ist allgemein üblich und bedarf deshalb keiner weiteren Beschreibung. Anschliessend wird die Photolackmaske L von der Oberfläche * der ersten Oxydschicht Gox entfernt und die erhaltene An- ordnung einem weiteren thermischen Oxydationsprozess entsprechend den in der DE-OS 30 37 744 dargelegten Gesichtspunkten unterworfen. Aufgrund des zuletzt genannten Oxydationsvorgangs wird an der im Fenster F freiliegenden Oberfläche des Silicium- substrats ST eine sehr dünne SiO2-Schicht Tox (= Tunnel Oxyd) gebildet, deren Stärke in üblicher Weise, d.h. auf den Bereich von 10% bis 15 nm, eingestellt wird. Glesch- zeitig mit der Entstehung der Tunneloxydschicht Tox im Fenster F erfolgt eine Verstärkung der ersten Oxydschicht Gox auf den für das Gateoxyd Gox der beiden Transistoren der Speicherzelle erforderlichen Wert, der merklich über der für das Tunneloxyd im Fenster F vorgesehenen Stärke liegt (z.B. 90 - 110 nm). Zu bemerken ist, dass man zweck mässig die Erzeugung der dünnen Oxydschicht Tox im Fenster F bei einer Temperatur von etwa 850 C durchführt. Der nunmehr vorliegende Zustand der herzustellenden Spes- cherzelle ist in Fig. 5a und Sb dargestellt. Es schliesst sich nun die in üblicher Weise vorzunehmende Abscheidung der ersten polykristallinen Siliciumschicht an, die ganzflächig aufgebracht wird und dann mittels der üblichen maskieren Ätztechnik auf die das schwebende Gate GF des Speichertransistors und das Steuergate SGi des Sehalt- transistors bildende Bereiche beschränkt wird. Dabei ist zu bemerken, dass das Tunneloxyd Tox im Fenster F vollständig mit dem schwebenden Gate GF abgedeckt wird. Der erhaltene Zustand ist aus Fig. Ça bzw. 6b ersichtich. ZU bemerken ist noch, dass die Dotierung der ersten Polysiliciumschicht - insbesondere unter Verwendung von Phosphor als Detierungsmaterial - entweder gleichzeitig mit der Abscheidung oder unmittelbar danach und zwar zweck mässig noch vor dem genannten Ätzprozass- vorteiLhafterwei- se vorgenommen wird. Anschliessend an den aus Fig. 6a und 6b ersichtlichen Zustand erfolgt entsprechend der eingangs angegebenen Definition ein weiterer Oxydationsschritt, der zur iat- stehung einer Isolierschicht Jox an der Oberfläche der noch vorhandenen Teile GF und SGi der ersten polykristal linen Siliciumschicht führt. Die unmittelbar nach diesem Oxydationsprozess vorliegende Anordnung wird mit einer zweiten polykristallinen Siliciumschicht , die.ebenfalls mit Phosphor dotiert ist, abgedeckt, was (ebenso wie die Abscheidung der ersten polykristallinen Siliciumschicht) durch pyrolythische Zersetzung von PN3 -haltigem verdünn- tem SiH4 geschehen kann. Als nächster Schritt erfolgt die Formung des Steuergates SG2 des Speichertransistors der herzustellenden E2PROM-Zelle durch maskiertes Ätzen der zweiten polykristallinen Silicirmschicht, was wiederum unter Anwendung der üblichen Photolack-Atztechnik geschieht. Zu bemerken ist dabei, dass die für die Aufnahme de.s die Source-Zone sowie die Drainzone bildenden Dotierungsstoffes, insbesondere von Arsen, dienenden Stellen der Oberfläche des Substrats ST zwar von der Gateoxydschicht Gos aber von keiner Schicht aus polykristallinem Silicium, also; weder von den aus diesen hergestellten Gates GF bzw. SG1 bzw. SG2, mit abgedeckt sind. Die Source- und Drainzonen der die Speicherzelle bildenden Transistoren können also in einem gemeinsamen Implagtationsprozess, z.B. unter Verwendung von Arsenionenfunter Verwendung der erhaltenen Gates GF, SGi und 2 sowie des Feldoxyds Dox als Implantationsmaske hergestellt werden, wenn man die Implantationsenergie so auf die Dicke der Oxydschichten Dox, Gox und der einzelnen nochvorhandenen polykri- stallinen Siliciumschichtteile GF, SG1 und SO2 abstimmt, dass die Implantationsionen zwar durch die Oxydschicht Gox aber nicht durch die Oxydschicht Dox bzw. durch die Polysilgates GF, SG1, SG2 und die sie tragenden Stellen der Gateoxydschicht Gox in das darunterliegende einkristalline Siliciumsubstrat eindringen können. Die Implan- tation erfolgt zweckmässig mit einem senkrecht zu der Oberfläche des zu behandelnden Substrats ST gerichteten Ionenstrahl. Schliesslich wird die Gesamtanordnung mit einer äusseren lsolationsschicht Zox, die insbesondere aus durch Au±- sputtern aufgebrachtem SiO2 besteht abgedeckt und in ihr durch lokalisiertes Ätzen die zum Steuergate SG2 des Speichertransistors führende Kontaktöffnung erzeugt. Eine weitere Kontaktöffnung durch die äussere Isolierschicht Zox sowie durch die an der Aussenfläche des Steuergates SG1 des Schalttransistors erzeugte Oxydschicht Jox geht zu dem dotierten Polysilgate SG1 des Schalttransistors. Je ein weiteres Kontaktfenster für den Sourceanschluss und den Drainanschluss ist sowohl durch die äussere Isolierschicht Zox als auch durch das Isolationsoxyd Jox zum Substrat ST an der von der Sourcezone bzw. Drainzone eingenommenen Stelle zu führen. Die in diese Kontaktöffnungen einzubringenden Anschlüsse können z.B. aus Aluminium bestehen. Der erhaltene Endzustand ist in Fig. 7a am Ort des Tunnelfensters F und längs der Schnittlinie 2 in Fig. 7b dargestellt. Hierzu ist noch festzustellen, dass die Drainzone des Schalttransistors mit Drj die Sourcezone des Speichertransistors mit So und die beiden Transistoren gemeinsame stomführende Zone (= Source für den Schalttransistor und Drain für den Speichertransisbor) mit Mz bezeichnet ist. Zu erwähene ist dabei, dass man die Herstellung der Source- und Drainzonen der beiden die Speicherzellen bildenden Transistoren auch unmittelbar nach der Formung des schwebenden Gates GF und des Steuergates SG1 des Schalttransistors aus der ersten Polysiliciumschicht herstellen kann. Hierzu wird das Gatexoyd Box an den für Source und Drain vorgesehenen Stellen des Substrats ST durch lokalisiertes Ätzen entfernt und dann die Source- und Draindotierung durch einen sorsiegend mit Arsenionen und /oder Phosphorionen durchgeführten Iinplantationsprozess erzeugt. Als Implantationsmaske dient dabei die für die lokalisierte Entfernung des Gateoxyds Gox am Ort der zu erzeugenden Source- bzw. Drainzone verwendete Photolack-Ätzmaske oder ohne Lackmaske das strukturierte polykristalline Silicium GF bzw. SGi selbst. Dies ist in Fig. 6b berücksichtigt. Anschliessend an die Herstellung von Source und Drain der beiden die Speicherzelle bildenden Transistoren erfolgt in diesem Falle eine Oberflächenoxydation Jox an der Au ssenseite von GF und SO1 sowie auf den hochdotierten Substratgebieten (Source- und Drain). Darauf erfolgt die Abscheidung der zweiten polykristallinen Siliciumschicht und deren Verarbeitung zum Steuergate SG2 des Speichertransistors. Die aufgrund des erfindungsgemässen Verfahrens entstandenen Speichertransistoren weisen eine erheblich vergrösserte Zahl hinsichtlich der möglichen Programmiervorgänge und Löschvorgänge auf. Die Zahl der möglichen Programmierund Löschvorgänge beträgt dann mehr als 250 000. 7 Figuren 5 Patentansprüche

Claims: Patentansrüche 1.) Verfahren zum Herstellen von Speicherzellen mit einem ein schwebendes Gate aufweisenden MOS-Feldeffekttransistor, bei dem zunächst der für die Speicherzelle vorgesehene Teil der Oberfläche eines monokristallinen Siliciumkörpers durch thermische Oxydation mit einer einen Teil des Gateoxyds für den mit dem schwebenden Gate zu versehenden MOS Feldeffekttransistor bildenden ersten SiO2-Schicht abgedeckt und in dieser ersten Ss02-Schicht an der für den Löschbereich der Speicherzelle vorgesehenen Stelle ein zur Oberfläche des Siliciumkdrpers durchgehendes Fenster erzeugt wird, bei dem dann in einem weiteren thermischen Oxydationsprozess die in dem Fenster freiliegende Oberfläche des Siliciumkörpers erneut oxydiert und gleichzeitig die noch vorhandene Oxydbedeckung des Siliciumkörpers dem Oxy dationsprozess mit unterzogen wird, bei dem dann die Oberfläche der an der Oberfläche des Siliciumkdrpers sorhande- nen Oxydbedeclwngen mit einer ersten Schicht aus polykristallinem Silicium abgedeckt und aus dieser polykristal linsen Siliciumschicht das schwebende Gate hergestellt wird, bei dem nach Formung des schwebenden Gates dieses durch eine thermisch erzeugte Oxydschicht abgedeckt wird und auf dieser Oxydschicht dann eine weitere - die Grundlage für das Steuergate des das schwebende Gate enthaltenden NOS-Feldeffekttransistors bildende - weitere polykristalline Siliciumschicht aufgebracht und aus ihr das Steuergate geformt wird, und bei dem schliesslich durch einen unter Verwendung eines der beiden Gates als Maske durchgeführten Dotierungsprozess, insbesondere Implantationspro zess, die Source- und die Drainzone des mit dem schwebenden Gate versehenen HOS-Feldeffekttransistors hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass nach Erzeugung der ersten SiO2 Schicht (box*) diese mit einer - zugleich das in dieser zu erzeugende Fenster CF) zur Oberfläche des Siliciumkörpers (ST) definierenden - Implantationsmaske CL) bedeckt und unter Begrenzung durch diese Implantationsmaske (L) eine Ionenimplantation unter Verwendung von zu dem für die Source- und Drainzone vorgesehenen Leitungstyp führen- den dotierenden Ionen in den durch das Fenster (F) dann freizulegenden Bereich des 5ilicilrmkörpers (ST) vorgenommen wird und dass dann nach Erzeugung des Fensters (F) in der ersten SiO2-Schicht (Gox*) der Herstellungspro zess für den MOS-Feldeffekttransistor mit dem schwebenden Gate (GF) in üblicher Weise weitergeführt wird. 2.) Verfahren nach Anspruch 1? dadurch geRennzeschnet, dass das der herzustellenden Speicherzelle jeweils zugeordnete Gebiet an der Oberfläche des z.B. p-dotierten Siliciumkörpers (ST) mit einer dickeren SiO2-Schicht (Dox) umrahmt wird (TOCOS-Verfahren) bevor die erste SiO2-Schicht (Gox*) am Ort der zu erzeugenden Speicher Zelle hergestellt wird. 3.) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch zekexLnzeichnet, dass die dickere SiO2-Schicht (Dox) auf einem im Vergleich zu der für die Speicherzelle vorgesehenen Ober- fläche des Siliciumkörpers (ST) höher dotierten Oberflächenteil erzeugt wird. 4.) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Herstellung der Umdotierung im Bereich des in der ersten S102-Schicht (Gox*) zu erzeugenden Fensters (F) dienende und unmittelbar nach Erzeugung der ersten SiO2-Schicht (Gox*) vorzunehmende Implantation derart eingestellt wird, dass die aufgrund.dieser Implantation entstehende umdotierte Zone innerhalb des Fensters (F) eine effektive Dotierungskonzentration erhält, die etwa doppelt so gross wie die effektive Dotierung unterhalb des dickeren Oxyds (Dox) ist. 5.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der unmittelbar nach der Erzeugung des Fensters (F) vorzunehmende thermische Oxydationspro zess bei etsa 850 C vorgenommen wird.

Inventors: KLINGENSTEIN, WERNER, DR. DIPL.-PHYS., LONGO, HANS-EBERHARD, DIPL.-ING.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT BERLIN UND MUNCHEN
Application year: 1984
Main classification: H01L21
IPC codes: H01L29, H01L21, H01L27