JP2002110823A - 半導体記憶装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体記憶装置及びその製造方法

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JP2002110823A
JP2002110823A JP2000298306A JP2000298306A JP2002110823A JP 2002110823 A JP2002110823 A JP 2002110823A JP 2000298306 A JP2000298306 A JP 2000298306A JP 2000298306 A JP2000298306 A JP 2000298306A JP 2002110823 A JP2002110823 A JP 2002110823A
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gate electrode
forming
insulating film
film
control gate
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JP2000298306A
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Masataka Kusumi
昌隆 楠見
Seiki Ogura
正気 小椋
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Panasonic Holdings Corp
Halo LSI Design and Device Technology Inc
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Halo LSI Design and Device Technology Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 活性領域における拡散層の断線を防止できる
ようにすると共に、セル面積を低減することができるよ
うにする。 【解決手段】 シリコンからなる半導体基板1上に、S
TI膜2が互いに間隔をおいてストライプ状に形成さ
れ、ゲート絶縁膜を介して各STI膜2と交差するよう
に複数のコントロールゲート電極4が形成されている。
半導体基板1上におけるSTI膜2同士の間の活性領域
で且つコントロールゲート電極4の一側面上にはフロー
ティングゲート電極6が形成されている。製造時には、
フローティングゲート電極形成用の第2の多結晶シリコ
ン膜におけるSTI膜上の不要部分及びソース形成領域
上の不要部分を一度の工程で除去する代わりに、ストラ
イプ形状の活性領域の全面を覆う第1のマスクと、ドレ
イン形成領域の全面を覆う第2のマスクとにより別々に
除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に関し、特に、フローティングゲート電極が
コントロールゲート電極の側面に設けられる不揮発性半
導体記憶装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電気的に書き込み可能な不揮発性メモリ
として、フラッシュEEPROM(Electrica
lly Erasable Programmable
ROM)装置が良く知られている。
【0003】近年、米国特許第5678901号に、フ
ラッシュEEPROM型の半導体記憶装置におけるドレ
イン領域に段差部が設けられ、該段差部を跨ぐように設
けられたフローティングゲート電極とそれと隣接するコ
ントロールゲート電極とを有するメモリセル構造が提案
されている。このメモリセルは、ドレイン領域とコント
ロールゲート電極とに電圧を印加してチャネルホットエ
レクトロンを生成し、生成したホットエレクトロンをそ
の進行方向に位置する段差部上のフローティングゲート
電極に注入することにより書き込みを行なう。
【0004】以下、ドレイン領域に段差部を有する従来
の半導体記憶装置について図面を参照しながら説明す
る。
【0005】図10(a)〜図10(c)は従来の半導
体記憶装置であって、図10(a)は平面構成を示し、
図10(b)は活性領域を含む断面構成を示し、図10
(c)は素子分離絶縁膜を含む断面構成を示している。
【0006】図10(a)〜図10(c)に示すよう
に、シリコンからなる半導体基板101上に、複数の素
子分離絶縁(STI)膜102が互いに間隔をおいて形
成され、ゲート絶縁膜103を介して各STI膜102
と交差するように複数のコントロールゲート電極104
が形成されている。
【0007】半導体基板101上におけるSTI膜10
2同士の間の活性領域で且つ各コントロールゲート電極
104の一側面上には、容量絶縁膜及びトンネル絶縁膜
となる絶縁膜105を介してフローティングゲート電極
106が形成されている。
【0008】図10(b)に示すように、活性領域にお
ける各フローティングゲート電極106の下側の領域に
は段差部101aが形成されている。また、活性領域に
おけるフローティングゲート電極106側にはドレイン
拡散層107が形成され、活性領域におけるフローティ
ングゲート電極106と反対側の領域にはソース拡散層
108が形成されている。
【0009】図10(b)及び図10(c)に示すよう
に、ドレイン拡散層107はコントロールゲート電極1
04のゲート幅方向に沿って間断なく延びるように形成
されている。このように、従来の半導体記憶装置は、ド
レイン拡散層107をセル間で共有することにより、ド
レイン線を半導体基板101に形成することができる。
これにより、ドレイン線を半導体基板101の上方にコ
ンタクト部を介して設ける必要がなくなり、該コンタク
ト部を減らせることができる。その結果、セル面積に占
めるコンタクト部の割合が低減するので、装置の微細化
が可能となる。
【0010】以下、前記従来の半導体記憶装置の製造方
法について図面を参照しながら説明する。
【0011】図11〜図17は従来の半導体記憶装置の
製造方法の工程順の断面構成を示している。ここで、各
図面において、(a)は平面構成を示し、(b)は活性
領域を含む断面構成を示し、(c)はSTI膜を含む断
面構成を示している。
【0012】まず、図11(a)〜図11(c)に示す
ように、シリコンからなる半導体基板201上に、互い
に間隔をおいた短冊状の複数のSTI膜202を形成す
る。
【0013】次に、図12(a)〜図12(c)に示す
ように、半導体基板201を熱酸化法により酸化を行な
って、半導体基板201上に第1の酸化シリコン膜を形
成し、続いて、CVD法により、第1の酸化シリコン膜
上に、第1の多結晶シリコン膜及び第1の絶縁膜205
を順次堆積する。その後、フォトリソグラフィ法によ
り、コントロールゲート電極形成用のマスクパターン2
06を形成し、形成したマスクパターン206を用い
て、第1の絶縁膜205、第1の多結晶シリコン膜及び
第1の酸化シリコン膜に対してエッチングすることによ
り、第1の多結晶シリコン膜からコントロールゲート電
極204を形成すると共に、第1の酸化シリコン膜から
コントロールゲート絶縁膜203を形成する。
【0014】次に、図13(a)〜図13(c)に示す
ように、マスクパターン206を除去した後、CVD法
により半導体基板201上の全面に第2の絶縁膜を堆積
し、堆積した第2の絶縁膜に対してドライエッチングに
よるエッチバックを行なって、コントロールゲート電極
204の側面上に第2の絶縁膜からなるサイドウォール
絶縁膜207を形成する。
【0015】次に、図14(a)〜図14(c)に示す
ように、フォトリソグラフィ法により、半導体基板20
1上に、半導体基板201の活性領域におけるドレイン
形成領域を露出する開口パターンを有する段差部形成用
のマスクパターン208を形成し、形成したマスクパタ
ーン208、第1の絶縁膜205及びサイドウォール絶
縁膜207をマスクとしたドライエッチング法により、
半導体基板201のドレイン形成領域に段差部201a
を形成する。
【0016】次に、図15(a)〜図15(c)に示す
ように、マスクパターン208を除去した後、ウェット
エッチングによりサイドウォール絶縁膜207を除去す
る。続いて、熱酸化法により、コントロールゲート電極
204の側面上及び段差部201a上を酸化して容量絶
縁膜及びトンネル絶縁膜となる第2の酸化シリコン膜2
09を形成する。その後、CVD法により、第2の酸化
シリコン膜209の上に第2の多結晶シリコン膜210
Aを堆積し、堆積した第2の多結晶シリコン膜210A
の上に、フォトリソグラフィ法により、コントロールゲ
ート電極204のゲート幅方向に沿ってドレイン形成領
域を開口する開口パターンを持つマスクパターン211
を形成する。続いて、マスクパターン211及び第1の
絶縁膜205をマスクとして、第2の多結晶シリコン膜
210Aに対するドライエッチングにより、第2の多結
晶シリコン膜210Aからサイドウォール状多結晶シリ
コン膜210Bを形成する。
【0017】次に、図16(a)〜図16(c)に示す
ように、マスクパターン211を除去した後、フォトリ
ソグラフィ法により、半導体基板201上に、ドレイン
形成領域及びサイドウォール状多結晶シリコン膜210
Bのドレイン形成領域上に位置する部分をマスクするマ
スクパターン212を形成する。続いて、マスクパター
ン212及び第1の絶縁膜205をマスクとして、第2
の多結晶シリコン膜210A及びサイドウォール状多結
晶シリコン膜210Bに対してドライエッチングを行な
って、ドレイン形成領域上にサイドウォール状多結晶シ
リコン膜210Bからなり、段差部201aを跨ぐ島状
のフローティングゲート電極210Cを形成する。
【0018】次に、図17(a)〜図17(c)に示す
ように、マスクパターン212を除去した後、第1の絶
縁膜205及びフローティングゲート電極210Cをマ
スクに砒素イオンを注入して、ドレイン形成領域にドレ
イン拡散層214を形成し、ソース形成領域にソース拡
散層215を形成する。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の半導体記憶装置の製造方法は、以下に示す2つの問
題を有している。
【0020】第1に、図16(a)及び図16(b)の
マスクパターン212を用いて、第2の多結晶シリコン
膜210A及びサイドウォール状多結晶シリコン膜21
0Bの素子分離絶縁膜202上に位置する部分を除去す
る際に、サイドウォール状多結晶シリコン膜210Bか
ら良好な形状のフローティングゲート電極210Cを得
るために、異方性エッチングを行なう。このとき、図1
5(c)に示すように、STI膜202上に位置する第
2の多結晶シリコン210Aの上面の高さは、コントロ
ールゲート電極204の膜厚を200nmとし、第1の
絶縁膜205の膜厚を150nmとし、第2の多結晶シ
リコン膜210Aの膜厚が100nmとすると450n
m程度になる。この第2の多結晶シリコン膜210Aを
エッチングにより除去する際に、第2の多結晶シリコン
膜210Aと第2の酸化シリコン膜209とのエッチン
グ選択比が40程度であるため、図18(a)及び
(c)の符号201bで示す領域に露出している、膜厚
が9nmの第2の酸化シリコン膜209が破れてしま
い、その結果、半導体基板201がエッチングされて、
STI膜202同士の間の拡散層が断線してしまうとい
う第1の問題がある。
【0021】第2に、図16(a)に示した、ドレイン
形成領域及びサイドウォール状多結晶シリコン膜210
Bのドレイン形成領域上に位置する部分をマスクするマ
スクパターン212は、実際の形状が図19に示すマス
クパターン212Aのように、各隅部が丸まってしまう
ことによる寸法精度の劣化を防止するために寸法マージ
ンを大きく確保する必要がある。その結果、各STI膜
202におけるコントロールゲート電極204のゲート
幅方向の幅寸法が大きくなって、セル面積を小さくでき
ないという第2の問題がある。
【0022】本発明は、前記従来の問題を解決し、拡散
層の断線を防止できるようにすることを第1の目的と
し、セル面積を低減することができるようにすることを
第2の目的とする。
【0023】
【課題を解決するための手段】前記の第1の目的を達成
するため、本発明は、セルの素子分離絶縁膜をストライ
プ状に連続して形成する構成とする。また、前記の第2
の目的を達成するため、本発明は、半導体記憶装置の製
造方法を、フローティングゲート電極形成用の第2の導
電膜における素子分離絶縁膜上及びソース形成領域上の
不要部分を一度の工程で除去する代わりに、第2の導電
膜における、素子分離絶縁膜上部分とソース形成領域上
部分とを分けて除去する構成とする。
【0024】具体的に、本発明に係る半導体記憶装置
は、前記第1の目的を達成し、半導体基板上に形成され
た複数の素子分離絶縁膜と、半導体基板上に形成され、
素子分離絶縁膜により互いに分離された複数の活性領域
と、半導体基板上に、第1の絶縁膜を介して複数の素子
分離絶縁膜及び複数の活性領域とそれぞれ交差するよう
に形成された複数のコントロールゲート電極と、各コン
トロールゲート電極の一側面上で且つ複数の活性領域ご
とに第2の絶縁膜を介して形成された複数のフローティ
ングゲート電極とを備え、複数の素子分離絶縁膜は、互
いに間隔をおき且つ複数のコントロールゲート電極と交
差して間断なく延びるように設けられている。
【0025】本発明の半導体記憶装置によると、複数の
素子分離絶縁膜が互いに間隔をおき且つ複数のコントロ
ールゲート電極と交差して間断なく延びるように設けら
れているため、フローティングゲート電極をエッチング
により形成する際に、半導体基板がエッチングされるこ
とがなくなるので、拡散層領域が断線することを防止で
きる。
【0026】本発明の半導体記憶装置は、コントロール
ゲート電極上に形成された第3の絶縁膜をさらに備えて
いることが好ましい。
【0027】本発明の半導体記憶装置において、活性領
域がその上部にフローティングゲート電極が跨ぐように
形成された段差部を有し、活性領域における段差部の上
段にはソース拡散層が形成され、段差部の下段にはドレ
イン拡散層が形成されていることが好ましい。このよう
にすると、書き込み動作時に発生するチャネルホットエ
レクトロンのフローティングゲート電極への注入効率が
格段に向上する。
【0028】本発明に係る半導体記憶装置の製造方法
は、前記第2の目的を達成し、半導体基板上に、複数の
素子分離絶縁膜を形成することにより、半導体基板に素
子分離絶縁膜により互いに分離された複数の活性領域を
形成する工程と、半導体基板上に、第1の絶縁膜及び第
1の導電膜を順次形成した後、形成した第1の導電膜に
対して選択的にエッチングを行なうことにより、第1の
導電膜からなり、複数の素子分離絶縁膜及び複数の活性
領域とそれぞれ交差するコントロールゲート電極を形成
する工程と、半導体基板上に、素子分離絶縁膜及びコン
トロールゲート電極を含む全面にわたって第2の絶縁膜
及び第2の導電膜を順次形成した後、形成した第2の導
電膜に対して選択的にエッチング行なうことにより、第
2の導電膜からなり、コントロールゲート電極の一側面
上で且つ活性領域上にフローティングゲート電極を形成
する工程と、コントロールゲート電極及びフローティン
グゲート電極をマスクとして、半導体基板にイオン注入
を行なって、活性領域にソース拡散層及びドレイン拡散
層を形成する工程とを備え、フローティングゲート電極
を形成する工程は、第2の導電膜を堆積した後、コンロ
トールゲート電極の一側面上に第2の導電膜からなるサ
イドウォール状導電膜を形成する工程と、サイドウォー
ル状導電膜及び第2の導電膜における素子分離絶縁膜上
に位置する部分を除去する工程と、第2の導電膜におけ
るコントロールゲート電極の上面及び他側面上に位置す
る部分を除去することにより、コントロールゲート電極
の一側面上に、サイドウォール状導電膜からなる複数の
島状のフローティングゲート電極を形成する工程とを含
む。
【0029】本発明の半導体記憶装置の製造方法による
と、フローティングゲート電極の形成工程において、サ
イドウォール状導電膜及び第2の導電膜における素子分
離絶縁膜上に位置する部分を除去する際に、活性領域及
びその上側部分を連続してマスクすることができ、マス
クパターンが孤立パターンとならないため、パターン隅
部の丸まりを考慮する必要がなくなるので、寸法マージ
ンを小さくできる。その結果、各素子分離絶縁膜におけ
るコントロールゲート電極のゲート幅方向の幅寸法を小
さくでき、セル面積を低減できるので、メモリセルの微
細化又は高集積化を図ることができる。
【0030】本発明の半導体記憶装置の製造方法におい
て、素子分離絶縁膜を形成する工程は、複数の素子分離
絶縁膜を、半導体基板上に互いに間隔をおいて延びるス
トライプ形状に形成する工程を含むことが好ましい。こ
のようにすると、前記第1の目的をも達成され、素子分
離絶縁膜同士の間の拡散領域が断線することを防止でき
る。
【0031】本発明の半導体記憶装置の製造方法におい
て、コントロールゲート電極を形成する工程が、第1の
導電膜の上に第3の絶縁膜を形成した後、形成した第3
の絶縁膜及び第1の導電膜に対してエッチングを行なう
工程を含むことが好ましい。このようにすると、第2の
導電膜からなるフローティングゲート電極を形成する際
のエッチング工程において、第1の導電膜からなるコン
トロールゲート電極の上面がその上に形成された第3の
絶縁膜によって確実に保護される。
【0032】本発明の半導体記憶装置の製造方法は、コ
ントロールゲート電極を形成した後で且つフローティン
グゲート電極を形成するよりも前に、コントロールゲー
ト電極の側面に第2の絶縁膜を介してサイドウォール絶
縁膜を形成する工程と、サイドウォール絶縁膜をマスク
として、半導体基板におけるコントロールゲート電極の
一側面側の領域に対してエッチングを行なうことによ
り、複数の活性領域に段差部を形成する工程とをさらに
備えていることが好ましい。
【0033】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態について図面
を参照しながら説明する。
【0034】図1は本発明の一実施形態に係る半導体記
憶装置の平面構成を示している。
【0035】図1に示すように、シリコン(Si)から
なる半導体基板1上に、シャロウトレンチ構造を持つ複
数の素子分離絶縁(STI)膜2が互いに間隔をおいて
ストライプ状に形成され、ゲート絶縁膜(図示せず)を
介して各STI膜2と交差するように複数のコントロー
ルゲート電極4が形成されている。
【0036】半導体基板1上におけるSTI膜2同士の
間の活性領域で且つコントロールゲート電極4の一側面
上には、絶縁膜(図示せず)を介して、且つ、ゲート幅
方向の端部がSTI膜2上に位置した島状のフローティ
ングゲート電極6が形成されている。ここで、絶縁膜
は、コントロールゲート電極4とフローティングゲート
電極6との間に挟まれる部分が容量絶縁膜となり、活性
領域とフローティングゲート電極6との間に挟まれる部
分がトンネル絶縁膜となる。
【0037】また、後述するように、活性領域における
フローティングゲート電極6の下側の領域には段差部が
形成されている。また、活性領域におけるフローティン
グゲート電極6側にはドレイン拡散層7が形成され、活
性領域におけるフローティングゲート電極6と反対側の
領域にはソース拡散層8が形成されている。
【0038】以下、前記のように構成された半導体記憶
装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【0039】図2〜図9は本発明の一実施形態に係る半
導体記憶装置の製造方法の工程順の断面構成を示してい
る。ここで、各図面において、(a)は部分的な平面構
成を示し、(b)は(a)における活性領域を含む断面
構成を示し、(c)は(a)におけるSTI膜を含む断
面構成を示している。
【0040】まず、図2(a)〜図2(c)に示すよう
に、シリコンからなる半導体基板11上に、互いに間隔
をおいて延びるストライプ状の複数のSTI膜12を形
成することにより、基板面にSTI膜12により分離さ
れたストライプ状の活性領域11aを形成する。
【0041】次に、図3(a)〜図3(c)に示すよう
に、半導体基板11を熱酸化法により酸化を行なって、
半導体基板11上に膜厚が約9nmの第1の酸化シリコ
ン膜を形成する。続いて、CVD法により、第1の酸化
シリコン膜上に、膜厚が約200nmの第1の多結晶シ
リコン膜及び膜厚が約150nmの窒化シリコン膜15
を順次堆積する。その後、フォトリソグラフィ法によ
り、コントロールゲート電極形成用のマスクパターン1
6を形成し、形成したマスクパターン16を用いて、窒
化シリコン膜15、第1の多結晶シリコン膜及び第1の
酸化シリコン膜に対してドライエッチングを行なうこと
により、第1の多結晶シリコン膜からコントロールゲー
ト電極14を形成すると共に、第1の酸化シリコン膜か
らコントロールゲート絶縁膜13を形成する。
【0042】次に、図4(a)〜図4(c)に示すよう
に、マスクパターン16を除去した後、CVD法によ
り、半導体基板11上にコントロールゲート電極14及
び窒化シリコン膜15を含む全面にわたって、膜厚が約
5nmのHTO(高温熱酸化)膜と膜厚が約10nmの
窒化シリコン膜を堆積して、容量絶縁膜17を形成す
る。その後、ボロンとリンとを含む酸化シリコンからな
るBPSG膜を堆積し、堆積したBPSG膜に対してド
ライエッチングによるエッチバックを行なって、コント
ロールゲート電極14の側面上にBPSG膜からなるサ
イドウォール絶縁膜18を形成する。
【0043】次に、図5(a)〜図5(c)に示すよう
に、フォトリソグラフィ法により、半導体基板11の上
に、コントロールゲート電極14のゲート幅方向に沿っ
て活性領域11aにおけるドレイン形成領域を露出する
開口パターンを有する段差部形成用のマスクパターン1
9を形成する。続いて、マスクパターン19、窒化シリ
コン膜15及びサイドウォール絶縁膜18をマスクとし
て半導体基板11に対して等方性のドライエッチングを
行なうことにより、半導体基板11のドレイン形成領域
に深さが約40nmの段差部11bを形成する。
【0044】次に、図6(a)〜図6(c)に示すよう
に、マスクパターン19を除去した後、気相弗化水素を
用いたウェットエッチングによりサイドウォール絶縁膜
18を除去する。続いて、熱酸化法により、段差部11
bの上部を酸化して酸化シリコンからなるトンネル絶縁
膜20を形成し、その後、CVD法により、半導体基板
11上にコントロールゲート電極14及び窒化シリコン
膜15を含む全面に、膜厚が約100nmの第2の多結
晶シリコン膜21Aを堆積する。続いて、フォトリソグ
ラフィ法により、第2の多結晶シリコン膜21Aの上
に、コントロールゲート電極14のゲート幅方向に沿っ
て活性領域11aのドレイン形成領域を開口する開口パ
ターンを持つマスクパターン22を形成する。その後、
マスクパターン22及び窒化シリコン膜15をマスクと
して、第2の多結晶シリコン膜21Aに対して異方性の
ドライエッチングを行なうことにより、第2の多結晶シ
リコン膜21Aから段差部11bを跨ぐサイドウォール
状多結晶シリコン膜21Bを形成する。
【0045】次に、図7(a)〜図7(c)に示すよう
に、マスクパターン22を除去した後、フォトリソグラ
フィ法により、半導体基板11上に、STI膜12を露
出する、すなわち活性領域11aをマスクするマスクパ
ターン23を形成する。続いて、マスクパターン23を
用いて、第2の多結晶シリコン膜21A及びサイドウォ
ール状多結晶シリコン膜21Bに対して異方性のドライ
エッチングを行なうことにより、活性領域11aのドレ
イン形成領域上に、サイドウォール状多結晶シリコン膜
21Bからなり、段差部11bを跨ぐと共にそのゲート
幅方向の端部がSTI膜12上に位置する島状のフロー
ティングゲート電極21Cを形成する。このように、一
コントロールゲート電極当たり、複数のフローティング
ゲート電極21Cが形成される。
【0046】次に、図8(a)〜図8(c)に示すよう
に、マスクパターン23を除去した後、フォトリソグラ
フィ法により、コントロールゲート電極14のゲート幅
方向に沿って活性領域11aのソース形成領域及びST
I膜12を開口する開口パターンを持つマスクパターン
24を形成する。その後、マスクパターン24及び窒化
シリコン膜15をマスクとして、等方性のドライエッチ
ングを行なうことにより、第2の多結晶シリコン膜21
Aにおけるソース形成領域上の部分を除去する。
【0047】なお、図7(a)〜図7(c)に示した、
第2の多結晶シリコン膜21A及びサイドウォール状多
結晶シリコン膜21BにおけるSTI膜12上部分を除
去する工程と、図8(a)〜図8(c)に示した、第2
の多結晶シリコン膜21Aにおけるソース形成領域上部
分を除去する工程とは、その順序を互いに入れ替えても
よい。
【0048】次に、図9(a)〜図9(c)に示すよう
に、マスクパターン24を除去した後、窒化シリコン膜
15及びフローティングゲート電極21Cをマスクと
し、加速電圧が40keVでドーズ量が6×1015/c
2 を注入条件として、半導体基板11に対して砒素
(As)イオンを注入することにより、ドレイン形成領
域にドレイン拡散層25を形成し、ソース形成領域にソ
ース拡散層26を形成する。
【0049】その後、金属配線工程、保護膜形成工程及
びボンディングパッド形成工程等を行なう。
【0050】このように、本発明の一実施形態による
と、コントロールゲート電極14と交差して且つゲート
幅方向に隣接するメモリセルの素子分離用のSTI膜1
2がストライプ状に連続して設けられているため、図7
(c)に示すように、第2の多結晶シリコン膜21A及
びサイドウォール状多結晶シリコン膜21BにおけるS
TI膜12上に位置する部分をエッチング除去する際
に、露出しているトンネル絶縁膜20を破って半導体基
板11がエッチングされることがなくなるので、拡散層
領域が断線することを防止できる。
【0051】さらに、フローティングゲート電極21C
形成用の第2の多結晶シリコン膜21Aに対するパター
ニング工程を一度に行なわずに、図7(a)〜図7
(c)の工程において、第2の多結晶シリコン膜21A
におけるSTI膜12の上側部分を除去し、続く図8
(a)〜図8(c)の工程において、第2の多結晶シリ
コン膜21Aにおけるソース形成領域上部分を除去す
る。これにより、第2の多結晶シリコン膜21A及びサ
イドウォール状導電膜21BにおけるSTI膜12上の
上側部分を除去する際に、活性領域11a及びその上側
部分を連続してマスクできるため、マスクパターン23
が孤立パターンとならない。このため、パターンの隅部
の丸まりを考慮する必要がなくなり、寸法マージンを小
さくできるので、各STI膜12におけるコントロール
ゲート電極14のゲート幅方向の幅寸法を小さくでき、
その結果、セル面積を縮小することができる。
【0052】
【発明の効果】本発明に係る半導体記憶装置及びその製
造方法によると、マスクパターンの寸法精度が向上し、
セル面積を小さくすることが可能となるので、フローテ
ィングゲート電極がコントロールゲート電極と基板上に
並置される構造を持つ半導体記憶装置の超微細化及び高
性能化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る半導体記憶装置を示
す部分的な平面図である。
【図2】(a)〜(c)は本発明の一実施形態に係る半
導体記憶装置の製造方法を示し、(a)は部分的な平面
図であり、(b)は(a)のIIb−IIb線における断面
図であり、(c)は(a)のIIc−IIc線における断面
図である。
【図3】(a)〜(c)は本発明の一実施形態に係る半
導体記憶装置の製造方法を示し、(a)は部分的な平面
図であり、(b)は(a)のIIIb−IIIb線における断
面図であり、(c)は(a)のIIIc−IIIc線における
断面図である。
【図4】(a)〜(c)は本発明の一実施形態に係る半
導体記憶装置の製造方法を示し、(a)は部分的な平面
図であり、(b)は(a)のIVb−IVb線における断面
図であり、(c)は(a)のIVc−IVc線における断面
図である。
【図5】(a)〜(c)は本発明の一実施形態に係る半
導体記憶装置の製造方法を示し、(a)は部分的な平面
図であり、(b)は(a)のVb−Vb線における断面
図であり、(c)は(a)のVc−Vc線における断面
図である。
【図6】(a)〜(c)は本発明の一実施形態に係る半
導体記憶装置の製造方法を示し、(a)は部分的な平面
図であり、(b)は(a)のVIb−VIb線における断面
図であり、(c)は(a)のVIc−VIc線における断面
図である。
【図7】(a)〜(c)は本発明の一実施形態に係る半
導体記憶装置の製造方法を示し、(a)は部分的な平面
図であり、(b)は(a)のVIIb−VIIb線における
断面図であり、(c)は(a)のVIIc−VIIc線にお
ける断面図である。
【図8】(a)〜(c)は本発明の一実施形態に係る半
導体記憶装置の製造方法を示し、(a)は部分的な平面
図であり、(b)は(a)のVIIIb−VIIIb線における
断面図であり、(c)は(a)のVIIIc−VIIIc線にお
ける断面図である。
【図9】(a)〜(c)は本発明の一実施形態に係る半
導体記憶装置の製造方法を示し、(a)は部分的な平面
図であり、(b)は(a)のIXb−IXb線における断面
図であり、(c)は(a)のIXc−IXc線における断面
図である。
【図10】(a)〜(b)は従来の半導体記憶装置を示
し、(a)は部分的な平面図であり、(b)は(a)の
Xb−Xb線における断面図であり、(c)は(a)の
Xc−Xc線における断面図である。
【図11】(a)〜(c)は従来の半導体記憶装置の製
造方法を示し、(a)は部分的な平面図であり、(b)
は(a)のXIb−XIb線における断面図であり、(c)
は(a)のXIc−XIc線における断面図である。
【図12】(a)〜(c)は従来の半導体記憶装置の製
造方法を示し、(a)は部分的な平面図であり、(b)
は(a)のXIIb−XIIb線における断面図であり、
(c)は(a)のXIIc−XIIc線における断面図であ
る。
【図13】(a)〜(c)は従来の半導体記憶装置の製
造方法を示し、(a)は部分的な平面図であり、(b)
は(a)のXIIIb−XIIIb線における断面図であり、
(c)は(a)のXIIIc−XIIIc線における断面図であ
る。
【図14】(a)〜(c)は従来の半導体記憶装置の製
造方法を示し、(a)は部分的な平面図であり、(b)
は(a)のXIVb−XIVb線における断面図であり、
(c)は(a)のXIVc−XIVc線における断面図であ
る。
【図15】(a)〜(c)は従来の半導体記憶装置の製
造方法を示し、(a)は部分的な平面図であり、(b)
は(a)のXVb−XVb線における断面図であり、(c)
は(a)のXVc−XVc線における断面図である。
【図16】(a)〜(c)は従来の半導体記憶装置の製
造方法を示し、(a)は部分的な平面図であり、(b)
は(a)のXVIb−XVIb線における断面図であり、
(c)は(a)のXVIc−XVIc線における断面図であ
る。
【図17】(a)〜(c)は従来の半導体記憶装置の製
造方法を示し、(a)は部分的な平面図であり、(b)
は(a)のXVIIb−XVIIb線における断面図であり、
(c)は(a)のXVIIc−XVIIc線における断面図であ
る。
【図18】(a)〜(c)は従来の半導体記憶装置の製
造方法において拡散層領域が断線する様子を模式的に示
し、(a)は部分的な平面図であり、(b)は(a)の
XVIIIb−XVIIIb線における断面図であり、(c)は
(a)のXVIIIc−XVIIIc線における断面図である。
【図19】従来の半導体記憶装置の製造方法においてマ
スクパターンの各隅部が丸まり、寸法精度が劣化する様
子を示す模式的な平面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 STI(素子分離絶縁)膜 4 コントロールゲート電極 6 フローティングゲート電極 7 ドレイン拡散層 8 ソース拡散層 11 半導体基板 11a 活性領域 11b 段差部 12 STI(素子分離絶縁)膜 13 コントロールゲート絶縁膜(第1の絶縁膜) 14 コントロールゲート電極(第1の導電膜) 15 窒化シリコン膜(第3の絶縁膜) 16 マスクパターン 17 容量絶縁膜(第2の絶縁膜) 18 サイドウォール絶縁膜 19 マスクパターン 20 トンネル絶縁膜(第2の絶縁膜) 21A 第2の多結晶シリコン膜(第2の導電膜) 21B サイドウォール状多結晶シリコン膜(サイドウ
ォール状導電膜) 21C フローティングゲート電極 22 マスクパターン 23 マスクパターン 24 マスクパターン 25 ドレイン拡散層 26 ソース拡散層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 楠見 昌隆 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 小椋 正気 アメリカ合衆国,ニューヨーク州 12590, ワッピンジャーズ フォールス,オールド ホープウェル ロード 140,ヘイロー エルエスアイ デザイン アンド デバ イス テクノロジー インコーポレイテッ ド内 Fターム(参考) 5F001 AA21 AA30 AB03 AD60 AG12 AG24 AG28 5F083 EP03 EP14 EP26 EP42 EP57 GA09 NA01 PR36 5F101 BA03 BA12 BB04 BD35 BH07 BH09 BH13

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に形成された複数の素子分
    離絶縁膜と、 前記半導体基板上に形成され、前記素子分離絶縁膜によ
    り互いに分離された複数の活性領域と、 前記半導体基板上に、第1の絶縁膜を介して前記複数の
    素子分離絶縁膜及び複数の活性領域とそれぞれ交差する
    ように形成された複数のコントロールゲート電極と、 前記各コントロールゲート電極の一側面上で且つ前記複
    数の活性領域ごとに第2の絶縁膜を介して形成された複
    数のフローティングゲート電極とを備え、 前記複数の素子分離絶縁膜は、互いに間隔をおき且つ前
    記複数のコントロールゲート電極と交差して間断なく延
    びるように設けられていることを特徴とする半導体記憶
    装置。
  2. 【請求項2】 前記コントロールゲート電極上に形成さ
    れた第3の絶縁膜をさらに備えていることを特徴とする
    請求項1に記載の半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 前記活性領域は、その上部に前記フロー
    ティングゲート電極が跨ぐように形成された段差部を有
    し、 前記活性領域における前記段差部の上段にはソース拡散
    層が形成され、前記段差部の下段にはドレイン拡散層が
    形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載
    の半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】 半導体基板上に、複数の素子分離絶縁膜
    を形成することにより、前記半導体基板に前記素子分離
    絶縁膜により互いに分離された複数の活性領域を形成す
    る工程と、 前記半導体基板上に、第1の絶縁膜及び第1の導電膜を
    順次形成した後、形成した第1の導電膜に対して選択的
    にエッチングを行なうことにより、前記第1の導電膜か
    らなり、前記複数の素子分離絶縁膜及び複数の活性領域
    とそれぞれ交差するコントロールゲート電極を形成する
    工程と、 前記半導体基板上に、前記素子分離絶縁膜及びコントロ
    ールゲート電極を含む全面にわたって第2の絶縁膜及び
    第2の導電膜を順次形成した後、形成した第2の導電膜
    に対して選択的にエッチング行なうことにより、前記第
    2の導電膜からなり、前記コントロールゲート電極の一
    側面上で且つ前記活性領域上にフローティングゲート電
    極を形成する工程と、 前記コントロールゲート電極及びフローティングゲート
    電極をマスクとして、前記半導体基板にイオン注入を行
    なって、前記活性領域にソース拡散層及びドレイン拡散
    層を形成する工程とを備え、 前記フローティングゲート電極を形成する工程は、 前記第2の導電膜を形成した後、前記コンロトールゲー
    ト電極の一側面上に前記第2の導電膜からなるサイドウ
    ォール状導電膜を形成する工程と、 前記サイドウォール状導電膜及び前記第2の導電膜にお
    ける前記素子分離絶縁膜上に位置する部分を除去する工
    程と、 前記第2の導電膜における前記コントロールゲート電極
    の上面及び他側面上に位置する部分を除去することによ
    り、前記コントロールゲート電極の前記一側面上に、前
    記サイドウォール状導電膜からなる複数の島状のフロー
    ティングゲート電極を形成する工程とを含むことを特徴
    とする半導体記憶装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記素子分離絶縁膜を形成する工程は、 前記複数の素子分離絶縁膜を、前記半導体基板上に互い
    に間隔をおいて延びるストライプ形状に形成する工程を
    含むことを特徴とする請求項4に記載の半導体記憶装置
    の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記コントロールゲート電極を形成する
    工程は、 前記第1の導電膜の上に第3の絶縁膜を形成した後、形
    成した第3の絶縁膜及び第1の導電膜に対してエッチン
    グを行なう工程を含むことを特徴とする請求項4又は5
    に記載の半導体記憶装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記コントロールゲート電極を形成した
    後で且つ前記フローティングゲート電極を形成するより
    も前に、 前記コントロールゲート電極の側面に前記第2の絶縁膜
    を介してサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、 前記サイドウォール絶縁膜をマスクとして、前記半導体
    基板における前記コントロールゲート電極の前記一側面
    側の領域に対してエッチングを行なうことにより、前記
    複数の活性領域に段差部を形成する工程とをさらに備え
    ていることを特徴とする請求項4〜6のうちのいずれか
    1項に記載の半導体記憶装置の製造方法。
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