JP2002246486A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method of semiconductor device

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JP2002246486A
JP2002246486A JP2001040345A JP2001040345A JP2002246486A JP 2002246486 A JP2002246486 A JP 2002246486A JP 2001040345 A JP2001040345 A JP 2001040345A JP 2001040345 A JP2001040345 A JP 2001040345A JP 2002246486 A JP2002246486 A JP 2002246486A
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Japan
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formation region
mos transistor
resist pattern
film
transistor circuit
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JP2001040345A
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Masayuki Fujio
正之 藤尾
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Sharp Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of two dissimilar kinds of MOS transistor circuits of a gate insulation film, while reducing the number of processes. SOLUTION: In the manufacturing method of a first MOSTr circuit and a second MOSTr circuit, a first gate insulation film is formed in first and second MOSTr circuit formation regions, ion implantation is carried out, by forming a first resist pattern with an opening in an N or PMOSTr formation region of a second MOSTr circuit formation region, a resist film is formed over the entire semiconductor substrate with the first resist pattern, ion implantation is carried out, by processing it to a second resist pattern with an opening in a P or NMOSTr formation region of the second MOSTr circuit formation region, the first and second resist patterns are processed into a pattern having an opening in an N and PMOS formation region of the second MOSTr circuit formation region, a first gate oxide film in the second MOSTr circuit formation region is removed, and a second gate insulation film is formed in the second MOSTr circuit forming region.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、より詳細には、ゲート絶縁膜厚の異なる2
種のMOSトランジスタ回路が集積された、あるいはさ
らに浮遊ゲートを有する不揮発性半導体メモリセルアレ
イが集積された半導体装置の製造方法に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing a semiconductor device.
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device in which various types of MOS transistor circuits are integrated, or in which a nonvolatile semiconductor memory cell array having a floating gate is further integrated.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
不揮発性半導体メモリセルアレイとともに、ロジック回
路を同一チップに混載し、付加価値を高めた半導体装置
の開発、生産が進められている。この種の半導体装置で
は、メモリセルアレイの周辺回路として、メモリセル駆
動に必要とされる高電圧を扱う駆動回路などを構成する
MOSトランジスタ回路(以下、高耐圧駆動領域とい
う)と、低電圧で高速に動作するロジック回路などを構
成するMOSトランジスタ回路(以下、低耐圧駆動領域
という)が用いられる。これら2種のMOSトランジス
タ回路は、ゲート絶縁膜厚が異なり、また、これらは不
揮発性メモリセルとのゲート構造とも異なることから、
半導体装置の製造工程は複雑になる。
2. Description of the Related Art In recent years,
Along with the nonvolatile semiconductor memory cell array, a logic circuit is mounted on the same chip, and the development and production of a semiconductor device with high added value have been promoted. In this type of semiconductor device, as a peripheral circuit of a memory cell array, a MOS transistor circuit (hereinafter, referred to as a high withstand voltage driving region) constituting a driving circuit for handling a high voltage required for driving a memory cell is provided. A MOS transistor circuit (hereinafter, referred to as a low-withstand-voltage drive region) that constitutes a logic circuit or the like that operates is used. These two types of MOS transistor circuits have different gate insulating film thicknesses and also have different gate structures with the nonvolatile memory cell.
The manufacturing process of the semiconductor device becomes complicated.

【0003】例えば、その製造工程を簡単に説明すると
次のとおりである。まず、半導体基板の高耐圧回路形成
領域と低耐圧回路形成領域とに、それぞれ、ウェル形成
とチャネル制御のイオン注入を行う。次いで、不揮発性
メモリセル形成領域に、トンネル絶縁膜を形成し、その
上に浮遊ゲート電極材料膜を堆積する。さらに、メモリ
セルアレイにおけるロウ方向の分離を行うためのスリッ
ト加工を行う。得られた半導体基板上に、ゲート電極上
絶縁膜を堆積する。続いて、これらの積層膜を、不揮発
性メモリセル形成領域に残すようにエッチングする。そ
の後、高耐圧回路形成領域に第1のゲート絶縁膜を形成
する。このとき、第1のゲート絶縁膜は、熱酸化によ
り、高耐圧駆動に必要とされる膜厚より若干薄く形成さ
れる。そして、低耐圧回路形成領域において、第1のゲ
ート絶縁膜をエッチング除去し、再度、低及び高耐圧回
路形成領域に、薄い第2のゲート絶縁膜を形成する。そ
の後、これらのゲート絶縁膜の熱処理を行うことによ
り、高耐圧回路形成領域において、第1のゲート絶縁膜
に第2のゲート絶縁膜の積み増しが生じ、第1のゲート
絶縁膜は所望の膜厚に形成されることになる。続いて、
得られた基板上に、ゲート電極材料を堆積して、不揮発
性メモリセル形成領域での制御ゲート、高及び低耐圧回
路形成領域でのゲート電極をそれぞれパターン形成す
る。その後、ソース/ドレイン領域を形成する。
[0003] For example, the manufacturing process is briefly described as follows. First, well formation and channel control ion implantation are performed in the high breakdown voltage circuit formation region and the low breakdown voltage circuit formation region of the semiconductor substrate, respectively. Next, a tunnel insulating film is formed in the nonvolatile memory cell formation region, and a floating gate electrode material film is deposited thereon. Further, a slit process for performing separation in the row direction in the memory cell array is performed. An insulating film on the gate electrode is deposited on the obtained semiconductor substrate. Subsequently, etching is performed so that these stacked films are left in the nonvolatile memory cell formation region. After that, a first gate insulating film is formed in the high breakdown voltage circuit formation region. At this time, the first gate insulating film is formed by thermal oxidation to be slightly thinner than required for high breakdown voltage driving. Then, the first gate insulating film is removed by etching in the low withstand voltage circuit formation region, and a thin second gate insulating film is formed again in the low and high withstand voltage circuit formation regions. After that, by performing heat treatment on these gate insulating films, the second gate insulating film is added to the first gate insulating film in the high breakdown voltage circuit formation region, and the first gate insulating film has a desired thickness. Will be formed. continue,
On the obtained substrate, a gate electrode material is deposited, and a control gate in a nonvolatile memory cell forming region and a gate electrode in a high and low withstand voltage circuit forming region are respectively patterned. After that, source / drain regions are formed.

【0004】上記の半導体装置の製造方法では、以下の
ような問題がある。高速動作を要求される低耐圧回路に
着目すると、ウェル形成及びチャネル制御のイオン注入
を行った後に、高及び低耐圧回路形成領域の第1及び第
2のゲート絶縁膜形成という少なくとも2回以上の熱酸
化工程と、第1のゲート絶縁膜除去工程を経る。また、
不揮発性メモリセル形成領域では、トンネル絶縁膜及び
浮遊ゲートと制御ゲートと間のゲート上絶縁膜形成のた
めの高温熱処理が行われる。これらの工程は、MOSト
ランジスタにおいてチャネル領域の不純物プロファイル
の制御性を著しく困難なものにさせ、所望の素子特性が
得られなかったり、あるいは短チャネル効果などを生じ
させる。
The above-described method for manufacturing a semiconductor device has the following problems. Focusing on a low withstand voltage circuit requiring high speed operation, at least two or more times of forming first and second gate insulating films in a high and low withstand voltage circuit formation region after performing well formation and channel control ion implantation. A thermal oxidation step and a first gate insulating film removing step are performed. Also,
In the nonvolatile memory cell formation region, a high-temperature heat treatment for forming a tunnel insulating film and an insulating film on the gate between the floating gate and the control gate is performed. These steps make it extremely difficult to control the impurity profile of the channel region in the MOS transistor, fail to obtain desired device characteristics, or cause a short channel effect.

【0005】そこで、特開平11−284152号公報
では、これら不揮発性メモリセルアレイとともにゲート
絶縁膜厚の異なる2種のMOSトランジスタ回路でそれ
ぞれ所望の特性を発揮させ、特に低耐圧駆動領域で、所
望の素子特性を得るための製造方法が開示されている。
この製造方法では、まず、図16に示すように、シリコ
ン基板21上に犠牲酸化膜22を形成した状態で、高耐
圧回路の形成領域のPMOS及びNMOSトランジスタ
形成領域にそれぞれウェル形成及びチャネル制御のため
のイオン注入を行い、N型ウェル23及びP型ウェル2
4を形成する。次いで、所望形状のレジストパターン
(図示せず)を用いて、メモリセル形成領域の犠牲酸化
膜22をエッチング除去する。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-284152, desired characteristics are exhibited by two types of MOS transistor circuits having different gate insulating film thicknesses together with these nonvolatile memory cell arrays. A manufacturing method for obtaining device characteristics is disclosed.
In this manufacturing method, first, as shown in FIG. 16, in a state where a sacrificial oxide film 22 is formed on a silicon substrate 21, well formation and channel control are performed in the PMOS and NMOS transistor formation regions of the high breakdown voltage circuit formation region, respectively. Implantation for N-type well 23 and P-type well 2
4 is formed. Next, using a resist pattern (not shown) having a desired shape, the sacrificial oxide film 22 in the memory cell formation region is removed by etching.

【0006】その後、図17に示すように、メモリセル
形成領域にトンネル絶縁膜26、浮遊ゲート電極材料と
なるポリシリコン膜27を順次堆積し、メモリセル形成
領域におけるロウ方向の分離を行うためのスリット加工
を行う。さらに、その上にゲート電極上絶縁膜としてO
NO膜28を堆積する。次に、図18に示すように、こ
れら積層膜を、所望形状のレジストパターン29を用い
てメモリセル形成領域にのみ残し、高及び低耐圧回路形
成領域ではシリコン基板21表面が露出するようにエッ
チングする。
Thereafter, as shown in FIG. 17, a tunnel insulating film 26 and a polysilicon film 27 serving as a floating gate electrode material are sequentially deposited in a memory cell forming region to perform isolation in a row direction in the memory cell forming region. Perform slit processing. Further, an insulating film on the gate electrode is
An NO film 28 is deposited. Next, as shown in FIG. 18, these laminated films are left only in the memory cell forming region using a resist pattern 29 having a desired shape, and are etched so that the surface of the silicon substrate 21 is exposed in the high and low withstand voltage circuit forming regions. I do.

【0007】続いて、図19に示すように、熱酸化によ
り高耐圧回路用の第1のゲート絶縁膜30(膜厚13n
m)を形成する。このとき、第1のゲート絶縁膜30
は、高耐圧駆動に必要とされる膜厚より若干薄く形成す
る。次いで、図20及び図21に示すように、低耐圧回
路形成領域に対して選択的にウェル形成及びチャネル制
御を行うために、レジストパターン31、32を用いて
イオン注入をそれぞれ行う。その後、図22に示すよう
に、所望形状のレジストパターン33を用いて、低耐圧
回路形成領域の第1のゲート絶縁膜30をエッチング除
去する。
Subsequently, as shown in FIG. 19, a first gate insulating film 30 (thickness 13 n) for a high withstand voltage circuit is formed by thermal oxidation.
m). At this time, the first gate insulating film 30
Is formed slightly thinner than the film thickness required for high breakdown voltage driving. Next, as shown in FIGS. 20 and 21, ion implantation is performed using the resist patterns 31 and 32 in order to selectively perform well formation and channel control in the low breakdown voltage circuit formation region. Thereafter, as shown in FIG. 22, the first gate insulating film 30 in the low breakdown voltage circuit forming region is etched away using the resist pattern 33 having a desired shape.

【0008】次いで、図23に示すように、高温熱酸化
により、低耐圧回路形成領域に第2のゲート絶縁膜(膜
厚8nm)36を形成する。このとき、高耐圧回路形成
領域においては、第1のゲート絶縁膜30上に第2のゲ
ート絶縁膜36が積層され、ゲート絶縁膜40が形成さ
れることになる。なお、この際の熱酸化により、低耐圧
領域のN型ウェル34、P型ウェル35が形成される。
その後、図24に示すように、得られた基板1上に、ゲ
ート電極材料としてポリシリコン膜37を堆積し、図2
5に示すように、ポリシリコン膜37をパターニングす
ることにより、メモリセル形成領域での制御ゲート37
a、高及び低耐圧回路形成領域でのゲート電極37b、
37cをそれぞれパターン形成し、さらに、ソース/ド
レイン領域38、39を形成する。
Next, as shown in FIG. 23, a second gate insulating film (8 nm thick) 36 is formed in the low breakdown voltage circuit forming region by high-temperature thermal oxidation. At this time, in the high breakdown voltage circuit formation region, the second gate insulating film 36 is laminated on the first gate insulating film 30, and the gate insulating film 40 is formed. Note that the N-type well 34 and the P-type well 35 in the low breakdown voltage region are formed by the thermal oxidation at this time.
After that, as shown in FIG. 24, a polysilicon film 37 is deposited on the obtained substrate 1 as a gate electrode material.
As shown in FIG. 5, by patterning the polysilicon film 37, the control gate 37 in the memory cell formation region is formed.
a, the gate electrode 37b in the high and low withstand voltage circuit formation region,
37c are formed by patterning, and source / drain regions 38 and 39 are further formed.

【0009】不揮発性メモリは、メモリセルアレイ領域
の素子特性、とりわけ浮遊ゲートと制御ゲートとの間の
絶縁膜、例えば、ONO膜の絶縁特性が重要であるが、
一般にONO膜上で多くのリソグラフィー工程を行う
と、ONO膜の絶縁信頼性が劣化することが知られてい
る。しかし、上記方法では、メモリセルアレイに着目す
ると、浮遊ゲート上にONO膜を形成した後ONO膜及
びポリシリコン膜をパターニングする工程、低耐圧回路
形成領域のPMOS及びNMOSトランジスタ領域にそ
れぞれイオン注入する工程、低耐圧回路形成領域のゲー
ト絶縁膜をエッチングする工程の計4回のフォトリソグ
ラフィ工程を行うことが必要である。よって、これらの
フォトリソグラフィ工程に起因してONO膜の絶縁性が
劣化し、製造歩留まりの低下をもたらすことになる。
In the nonvolatile memory, the element characteristics of the memory cell array region, particularly the insulation characteristics of the insulating film between the floating gate and the control gate, for example, the ONO film are important.
In general, it is known that if many lithography steps are performed on an ONO film, the insulation reliability of the ONO film deteriorates. However, in the above method, focusing on the memory cell array, a step of forming an ONO film on the floating gate and then patterning the ONO film and the polysilicon film, and a step of implanting ions into the PMOS and NMOS transistor regions of the low breakdown voltage circuit formation region, respectively It is necessary to perform a total of four photolithography steps of etching the gate insulating film in the low breakdown voltage circuit formation region. Therefore, the insulating property of the ONO film is deteriorated due to these photolithography steps, and the production yield is reduced.

【0010】また、低耐圧回路形成領域に形成された厚
いゲート絶縁膜を除去するためのフォトレジストのパタ
ーニング工程が必要であるため、工程数が多くなり、製
造コストの増大をもたらすとともに、TAT(Turn Ar
ound Time)が遅延するという問題がある。本発明は上
記課題に鑑みなされたものであり、工程数を削減しなが
ら、ゲート絶縁膜厚の異なる2種のMOSトランジスタ
回路でそれぞれ所望の特性を発揮させることができる半
導体装置の製造方法を提供することを目的としている。
Further, since a photoresist patterning step for removing the thick gate insulating film formed in the low withstand voltage circuit formation region is required, the number of steps is increased, the manufacturing cost is increased, and the TAT ( Turn Ar
sound time) is delayed. The present invention has been made in view of the above problems, and provides a method of manufacturing a semiconductor device capable of exhibiting desired characteristics in two types of MOS transistor circuits having different gate insulating film thicknesses while reducing the number of steps. It is intended to be.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、第1の
MOSトランジスタ回路と、第1のMOSトランジスタ
回路におけるゲート絶縁膜と異なる膜厚のゲート絶縁膜
を有する第2のMOSトランジスタ回路とを同一半導体
基板上に有する半導体装置の製造方法であって、(a)
第1及び第2のMOSトランジスタ回路形成領域に第1
のゲート絶縁膜を形成する工程と、(b)第2のMOS
トランジスタ回路形成領域のNMOS又はPMOSトラ
ンジスタ形成領域に開口を有する第1のレジストパター
ンを形成し、第1のレジストパターンをマスクとして用
いてイオン注入する工程と、(c)前記第1のレジスト
パターンを有する半導体基板上全面にレジスト膜を形成
し、該レジスト膜を、第2のMOSトランジスタ回路形
成領域のPMOS又はNMOSトランジスタ形成領域に
開口を有する第2のレジストパターンに加工し、得られ
た第2のレジストパターンをマスクとして用いてイオン
注入する工程と、(d)前記第1及び第2のレジストパ
ターンを、第2のMOSトランジスタ回路形成領域のN
MOS及びPMOS形成領域に開口を有するレジストパ
ターンに加工し、得られたレジストパターンをマスクと
して用いて第2のMOSトランジスタ回路形成領域にお
ける第1のゲート酸化膜を除去する工程と、(e)少な
くとも第2のMOSトランジスタ回路形成領域に、第2
のゲート絶縁膜を形成する工程とを有する半導体装置の
製造方法が提供される。
According to the present invention, there is provided a first MOS transistor circuit and a second MOS transistor circuit having a gate insulating film having a thickness different from that of the gate insulating film in the first MOS transistor circuit. A method of manufacturing a semiconductor device having the same on the same semiconductor substrate, comprising:
The first and second MOS transistor circuit formation regions
Forming a gate insulating film, and (b) a second MOS
Forming a first resist pattern having an opening in the NMOS or PMOS transistor formation region of the transistor circuit formation region, and ion-implanting the first resist pattern using the first resist pattern as a mask; Forming a resist film on the entire surface of the semiconductor substrate having the second resist pattern, and processing the resist film into a second resist pattern having an opening in the PMOS or NMOS transistor formation region of the second MOS transistor circuit formation region; (D) ion-implanting using the resist pattern of (1) as a mask; and (d) forming the first and second resist patterns in N
Processing a resist pattern having openings in the MOS and PMOS formation regions, and removing the first gate oxide film in the second MOS transistor circuit formation region using the obtained resist pattern as a mask; and (e) at least The second MOS transistor circuit formation region has the second
Forming a gate insulating film.

【0012】また、本発明によれば、第1のMOSトラ
ンジスタ回路と、第1のMOSトランジスタ回路におけ
るゲート絶縁膜と異なる膜厚のゲート絶縁膜を有する第
2のMOSトランジスタ回路とを同一半導体基板上に有
する半導体装置の製造方法であって、(a)第1及び第
2のMOSトランジスタ回路形成領域に第1のゲート絶
縁膜を形成する工程と、(b’)第2のMOSトランジ
スタ回路形成領域のNMOS又はPMOSトランジスタ
形成領域に開口を有する第1のレジストパターンを形成
し、第1のレジストパターンをマスクとして用いてイオ
ン注入し、さらに該第1のレジストパターンをマスクと
して用いてNMOS又はPMOSトランジスタ形成領域
の第1のゲート絶縁膜を除去する工程と、(c’)前記
第1のレジストパターンを有する半導体基板上全面にレ
ジスト膜を形成し、該レジスト膜を、第2のMOSトラ
ンジスタ回路形成領域のPMOS又はNMOSトランジ
スタ形成領域に開口を有する第2のレジストパターンに
加工し、得られた第2のレジストパターンをマスクとし
て用いてイオン注入し、該第2のレジストパターンをマ
スクとして用いてPMOS又はNMOSトランジスタ形
成領域の第1のゲート絶縁膜を除去する工程と、(e)
少なくとも第2のMOSトランジスタ回路形成領域に、
第2のゲート絶縁膜を形成する工程とを有する半導体装
置の製造方法が提供される。
Further, according to the present invention, the first MOS transistor circuit and the second MOS transistor circuit having a gate insulating film having a thickness different from that of the gate insulating film in the first MOS transistor circuit are formed on the same semiconductor substrate. A method for manufacturing a semiconductor device provided above, comprising: (a) forming a first gate insulating film in first and second MOS transistor circuit formation regions; and (b ′) forming a second MOS transistor circuit. Forming a first resist pattern having an opening in an NMOS or PMOS transistor forming region of the region, ion-implanting the first resist pattern as a mask, and further using the first resist pattern as a mask to form an NMOS or PMOS transistor; Removing the first gate insulating film in the transistor formation region; and (c ′) removing the first resist pattern. A resist film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate having the pattern, and the resist film is processed into a second resist pattern having an opening in the PMOS or NMOS transistor formation region of the second MOS transistor circuit formation region. Ion-implanting using the second resist pattern as a mask, removing the first gate insulating film in the PMOS or NMOS transistor formation region using the second resist pattern as a mask, (e)
At least in the second MOS transistor circuit formation region,
Forming a second gate insulating film.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明の半導体装置の製造方法
は、少なくとも第1のMOSトランジスタ回路と第2の
MOSトランジスタ回路が混載された、いわゆるロジッ
ク回路を有する半導体装置を製造する方法である。な
お、この方法により製造される半導体装置は、任意に、
不揮発性メモリセルアレイ等がさらに混載された、いわ
ゆるロジック混載不揮発性メモリを有していてもよい。
本発明の半導体装置の製造方法において、工程(a)で
は、まず、半導体基板上の第1及び第2のMOSトラン
ジスタ回路形成領域に第1のゲート絶縁膜を形成する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device having a so-called logic circuit in which at least a first MOS transistor circuit and a second MOS transistor circuit are mounted. In addition, the semiconductor device manufactured by this method may optionally be
A so-called logic-embedded nonvolatile memory in which a nonvolatile memory cell array and the like are further embedded may be provided.
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the step (a), first, a first gate insulating film is formed in first and second MOS transistor circuit formation regions on a semiconductor substrate.

【0014】本発明において使用される半導体基板とし
ては、通常、半導体装置に使用されるものであれば特に
限定されるものではなく、例えば、シリコン、ゲルマニ
ウム等の元素半導体、GaAs、InGaAs、ZnS
e等の化合物半導体からなる基板、SOI基板又は多層
SOI基板等の種々の基板を用いることができる。なか
でもシリコン基板が好ましい。この半導体基板上には、
LOCOS膜、トレンチ酸化膜、STI膜等の素子分離
領域、トランジスタ、キャパシタ、抵抗等の素子、これ
らによる回路、層間絶縁膜、配線層等が組み合わせられ
て、シングル又はマルチレイヤー構造で形成されていて
もよい。
The semiconductor substrate used in the present invention is not particularly limited as long as it is generally used for semiconductor devices. For example, elemental semiconductors such as silicon and germanium, GaAs, InGaAs, ZnS
Various substrates such as a substrate made of a compound semiconductor such as e, an SOI substrate, and a multilayer SOI substrate can be used. Among them, a silicon substrate is preferable. On this semiconductor substrate,
Elements such as LOCOS film, trench oxide film, STI film, etc., transistors, capacitors, resistors, etc., elements such as circuits, interlayer insulating films, wiring layers, etc. are combined to form a single or multi-layer structure. Is also good.

【0015】第1及び第2のMOSトランジスタ回路形
成領域に形成される第1のゲート絶縁膜としては、例え
ば、シリコン酸化膜(熱酸化膜、低温酸化膜:LTO膜
等、高温酸化膜:HTO膜)、シリコン窒化膜、Ta2
5等の高誘電体膜等の単層膜又は積層膜が挙げられ
る。なかでも、シリコン酸化膜が好ましい。第1のゲー
ト絶縁膜は、熱酸化法、常圧CVD法、減圧CVD法、
プラズマCVD法、スパッタ法、陽極酸化法等種々の方
法の中から選択して形成することができる。膜厚は、そ
の機能、後述する第2のゲート絶縁膜の膜厚等を考慮し
て適宜設定することができ、例えば、5〜50nm程度
が挙げられる。
As the first gate insulating film formed in the first and second MOS transistor circuit forming regions, for example, a silicon oxide film (thermal oxide film, low-temperature oxide film: LTO film, etc., high-temperature oxide film: HTO) Film), silicon nitride film, Ta 2
A single-layer film or a laminated film such as a high-dielectric film such as O 5 is exemplified. Above all, a silicon oxide film is preferable. The first gate insulating film is formed by a thermal oxidation method, a normal pressure CVD method, a low pressure CVD method,
It can be formed by selecting from various methods such as a plasma CVD method, a sputtering method, and an anodic oxidation method. The thickness can be appropriately set in consideration of its function, the thickness of a second gate insulating film described later, and the like, and includes, for example, about 5 to 50 nm.

【0016】工程(b)において、第2のMOSトラン
ジスタ回路形成領域のNMOS(又はPMOS)トラン
ジスタ形成領域に開口を有する第1のレジストパターン
を形成し、第1のレジストパターンをマスクとして用い
てイオン注入する。レジストパターンを形成するレジス
トは、当該分野で通常使用されているネガ型、ポジ型等
のいずれのレジストを使用してもよいが、ポジ型のレジ
ストであることが好ましい。レジストパターンの形成
は、公知の方法、例えばフォトリソグラフィ及びエッチ
ング技術により所望の形状に形成することができる。
In the step (b), a first resist pattern having an opening in an NMOS (or PMOS) transistor formation region in a second MOS transistor circuit formation region is formed, and ion implantation is performed using the first resist pattern as a mask. inject. As a resist for forming a resist pattern, any of a negative type, a positive type, and the like generally used in the field may be used, but a positive type resist is preferable. The resist pattern can be formed into a desired shape by a known method, for example, photolithography and etching technology.

【0017】イオン注入は、第2のMOSトランジスタ
にpウェル(又はnウェル)を形成し、さらに、チャネ
ル制御するために行う。ウェル形成及び/又はチャネル
制御のためのイオン注入におけるイオン種、加速電圧、
ドーズ等は、当該分野で公知の方法により適宜選択する
ことができる。なお、これらの目的のためのイオン注入
において、イオン種、加速電圧、ドーズ等を異ならせる
必要がある場合には、イオン注入を複数回行ってもよい
し、また、それらに対応したマスクをそれぞれ形成し、
利用して、複数回イオン注入してもよい。これにより、
NMOS(又はPMOS)トランジスタを形成領域に少
なくとも1つのpウェルを形成することができるととも
に、所望の閾値電圧を得るためにチャネル領域の不純物
濃度を制御することができる。
The ion implantation is performed to form a p-well (or n-well) in the second MOS transistor and to control the channel. Ion species, acceleration voltage, in ion implantation for well formation and / or channel control,
The dose and the like can be appropriately selected by a method known in the art. In the case of ion implantation for these purposes, if it is necessary to make the ion species, acceleration voltage, dose, and the like different, ion implantation may be performed a plurality of times, and a mask corresponding to each of them may be used. Forming
Utilization may be used to perform ion implantation a plurality of times. This allows
At least one p-well can be formed in the formation region of the NMOS (or PMOS) transistor, and the impurity concentration of the channel region can be controlled to obtain a desired threshold voltage.

【0018】なお、工程(b’)においては、上記工程
(b)に続いて、第1のレジストパターンをマスクとし
て用いてNMOS(又はPMOS)トランジスタ形成領
域の第1のゲート絶縁膜を除去する。第1のゲート絶縁
膜の除去は、ゲート絶縁膜の膜質等により、種々の方法
を適宜選択することができ、例えば、ふっ酸、熱リン
酸、硝酸、硫酸等を用いたウェットエッチング、RIE
法等のドライエッチング、CMP(化学的機械的研磨)
法等種々の方法が挙げられる。なかでも、ウェットエッ
チングが好ましい。
In the step (b '), following the step (b), the first gate insulating film in the NMOS (or PMOS) transistor forming region is removed using the first resist pattern as a mask. . Various methods can be appropriately selected for removing the first gate insulating film depending on the film quality of the gate insulating film, for example, wet etching using hydrofluoric acid, hot phosphoric acid, nitric acid, sulfuric acid, or the like, and RIE.
Dry etching, CMP (chemical mechanical polishing)
And various methods. Of these, wet etching is preferred.

【0019】工程(c)において、まず、第1のレジス
トパターンを有する半導体基板上全面に、第1のレジス
トパターンを残存させたまま、さらにレジスト膜を形成
し、このレジスト膜を、第2のMOSトランジスタ回路
形成領域のPMOS(又はNMOS)トランジスタ形成
領域に開口を有する第2のレジストパターンに加工す
る。第2のレジストパターンの形成は、第1のレジスト
パターンと同様に形成することができる。
In the step (c), first, a resist film is further formed on the entire surface of the semiconductor substrate having the first resist pattern while the first resist pattern remains, and this resist film is formed on the second substrate. A second resist pattern having an opening in a PMOS (or NMOS) transistor formation region in a MOS transistor circuit formation region is processed. The second resist pattern can be formed in the same manner as the first resist pattern.

【0020】次いで、得られた第2のレジストパターン
をマスクとして用いてイオン注入する。ここでのイオン
注入は、NMOSトランジスタ形成領域に行ったものと
同様の目的、方法等により行うことができる。なお、工
程(c’)においては、上記工程(c)に続いて、さら
に第2のレジストパターンをマスクとして用いてPMO
S(又はNMOS)トランジスタ形成領域の第1のゲー
ト絶縁膜を除去する。第1のゲート絶縁膜の除去は、上
記と同様に行うことができる。
Next, ion implantation is performed using the obtained second resist pattern as a mask. The ion implantation here can be performed by the same purpose and method as those performed in the NMOS transistor formation region. In the step (c ′), following the step (c), the PMO is further performed using the second resist pattern as a mask.
The first gate insulating film in the S (or NMOS) transistor formation region is removed. The removal of the first gate insulating film can be performed in the same manner as described above.

【0021】工程(d)においては、第1及び第2のレ
ジストパターンを、第2のMOSトランジスタ回路形成
領域のNMOS及びPMOS形成領域に開口を有するレ
ジストパターンに加工し、得られたレジストパターンを
マスクとして用いて第2のMOSトランジスタ回路形成
領域における第1のゲート酸化膜を除去する。レジスト
パターンの加工は、上記と同様に行うことができる。な
お、第2のMOSトランジスタ回路形成領域において
は、部分的に、第1又は第2のレジストパターンのみ、
あるいは第1及び第2のレジストパターンの積層パター
ンを有しているが、1回の露光及び現像によって、所望
のパターンが形成できるフォトリソグラフィの条件等を
選択することが好ましい。また、第1のゲート絶縁膜の
除去は、上記と同様に行うことができる。
In the step (d), the first and second resist patterns are processed into resist patterns having openings in the NMOS and PMOS formation regions of the second MOS transistor circuit formation region, and the obtained resist pattern is processed. The first gate oxide film in the second MOS transistor circuit formation region is removed using the mask as a mask. The processing of the resist pattern can be performed in the same manner as described above. In the second MOS transistor circuit formation region, only the first or second resist pattern is partially formed.
Alternatively, it has a laminated pattern of the first and second resist patterns, but it is preferable to select photolithography conditions and the like that can form a desired pattern by one exposure and development. The removal of the first gate insulating film can be performed in the same manner as described above.

【0022】工程(e)において、少なくとも第2のM
OSトランジスタ回路形成領域に、第2のゲート絶縁膜
を形成する。ここでの第2のゲート絶縁膜の形成は、実
質的に第1のゲート絶縁膜で例示した膜厚、材料等によ
り形成することができる。また、第2ゲート絶縁膜は、
第2のMOSトランジスタ回路形成領域にのみ形成して
もよいが、第1及び第2のMOSトランジスタ回路形成
領域に形成してもよい。この場合には、第1のMOSト
ランジスタ回路形成領域では、すでに形成されている第
1のゲート絶縁膜上に第2のゲート絶縁膜が形成された
積層膜となって、さらに厚膜のゲート絶縁膜を得ること
ができる。なお、このような積層構造膜をゲート絶縁膜
として良好に機能させるためには、熱処理することが好
ましい。この熱処理は、他の工程、例えば、不純物拡散
のための熱処理、熱酸化等を利用してもよい。熱処理の
条件は、使用する第1及び第2のゲート絶縁膜、膜厚、
得ようとするMOSトランジスタの性能/特性等に応じ
て、適宜設定することができる。
In the step (e), at least the second M
A second gate insulating film is formed in an OS transistor circuit formation region. Here, the second gate insulating film can be formed substantially using the thickness, material, and the like exemplified for the first gate insulating film. The second gate insulating film is
It may be formed only in the second MOS transistor circuit formation region, or may be formed in the first and second MOS transistor circuit formation regions. In this case, in the first MOS transistor circuit formation region, a laminated film in which the second gate insulating film is formed on the already formed first gate insulating film is formed. A membrane can be obtained. Note that in order to make such a laminated structure film function well as a gate insulating film, heat treatment is preferably performed. This heat treatment may use other steps, for example, heat treatment for impurity diffusion, thermal oxidation, or the like. The conditions of the heat treatment include the first and second gate insulating films to be used, the film thickness,
It can be appropriately set according to the performance / characteristics of the MOS transistor to be obtained.

【0023】工程(a)〜(e)は、この順序で行うこ
とが適当であるが、これらの順序を変更してもよく、ま
た、各工程が完了しないうちに他の工程を進行させても
よく、結果的に、工程(a)〜(e)を実現できればよ
い。また、各工程の前、中、後に、他のイオン注入、電
極の形成、サイドウォールスペーサの形成、熱処理、絶
縁膜の形成、コンタクトホールの形成、配線の形成等、
通常の半導体プロセスで行われる工程を任意に行っても
よい。例えば、半導体装置として、第1のMOSトラン
ジスタ回路と第2のMOSトランジスタ回路とのほか
に、不揮発性メモリセルアレイが混載された半導体装置
を製造する場合には、工程(a)の前に、まず、工程
(i)として、半導体基板上に素子分離膜を形成し、メ
モリセルアレイ形成領域と、第1のMOSトランジスタ
回路形成領域と、第2のMOSトランジスタ回路形成領
域とを規定することが好ましい。この場合の素子分離膜
は、公知の方法、例えば、LOCOS法、トレンチ分離
法、STI法等の種々の方法により形成することができ
る。
The steps (a) to (e) are suitably performed in this order, but these steps may be changed, and other steps may be advanced before each step is completed. As a result, steps (a) to (e) may be realized as a result. In addition, before, during, and after each step, other ion implantation, formation of electrodes, formation of sidewall spacers, heat treatment, formation of insulating films, formation of contact holes, formation of wiring, etc.
The steps performed in a normal semiconductor process may be arbitrarily performed. For example, when manufacturing a semiconductor device in which a nonvolatile memory cell array is mounted in addition to the first MOS transistor circuit and the second MOS transistor circuit as a semiconductor device, first, before the step (a), Preferably, in the step (i), an element isolation film is formed on the semiconductor substrate, and a memory cell array formation region, a first MOS transistor circuit formation region, and a second MOS transistor circuit formation region are defined. In this case, the element isolation film can be formed by a known method, for example, various methods such as a LOCOS method, a trench isolation method, and an STI method.

【0024】また、工程(i)の後には、半導体基板上
全面に犠牲酸化膜を形成し、この犠牲酸化膜を通して、
第1のMOSトランジスタ回路形成領域におけるNMO
S及びPMOSトランジスタ形成領域にイオン注入を行
い、その後、犠牲酸化膜を除去することが好ましい。犠
牲酸化膜としては、シリコン酸化膜が挙げられる。膜厚
は特に限定されるものではなく、例えば、半導体プロセ
スにおいて半導体基板表面を保護し得るような膜厚が挙
げられる。具体的には、2〜50nm程度が適当であ
る。犠牲酸化膜は、例えば、熱酸化法、常圧CVD法、
減圧CVD法、プラズマCVD法、スパッタ法等種々の
方法の中から選択して形成することができる。
After the step (i), a sacrificial oxide film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate.
NMO in first MOS transistor circuit formation region
Preferably, ions are implanted into the S and PMOS transistor formation regions, and then the sacrificial oxide film is removed. Examples of the sacrificial oxide film include a silicon oxide film. The film thickness is not particularly limited, and for example, a film thickness capable of protecting the surface of a semiconductor substrate in a semiconductor process. Specifically, about 2 to 50 nm is appropriate. The sacrificial oxide film is formed by, for example, a thermal oxidation method, a normal pressure CVD method,
It can be formed by selecting from various methods such as a low pressure CVD method, a plasma CVD method, and a sputtering method.

【0025】犠牲酸化膜を通して、第1のMOSトラン
ジスタ回路の形成領域に行うイオン注入は、通常、第1
のMOSトランジスタ回路形成領域の任意の領域、例え
ば、PMOS形成領域及びNMOS形成領域等に開口を
有するマスクをフォトリソグラフィ工程によりそれぞれ
形成して利用することにより、所望の領域にのみイオン
注入することができる。なお、イオン注入は、主として
ウェル形成及び/又はチャネル制御のため行われるが、
イオン種、加速電圧、ドーズ等をそれぞれ異ならせる必
要がある場合には、イオン注入を複数回行ってもよい
し、また、それらに対応したマスクをそれぞれ形成し、
利用して、複数回イオン注入してもよい。これにより、
NMOSトランジスタを形成する領域には少なくとも1
つのPウェルを、PMOSトランジスタを形成する領域
には少なくとも1つのNウェルを、CMOSトランジス
タを形成する領域にはPウェル及びNウェルを少なくと
も1つずつ形成することができるとともに、所望の閾値
電圧を得るためにチャネル領域の不純物濃度を制御する
ことができる。
The ion implantation performed through the sacrificial oxide film into the formation region of the first MOS transistor circuit is usually performed by the first ion implantation.
By using a mask having an opening in an arbitrary region of the MOS transistor circuit formation region, for example, a PMOS formation region and an NMOS formation region by a photolithography process and utilizing the same, ion implantation can be performed only in a desired region. it can. The ion implantation is mainly performed for well formation and / or channel control.
If it is necessary to make the ion species, acceleration voltage, dose, and the like different, ion implantation may be performed a plurality of times, and masks corresponding to them may be formed,
Utilization may be used to perform ion implantation a plurality of times. This allows
In the region where the NMOS transistor is formed, at least one
One P-well, at least one N-well can be formed in a region for forming a PMOS transistor, and at least one P-well and N-well can be formed in a region for forming a CMOS transistor. For this purpose, the impurity concentration of the channel region can be controlled.

【0026】犠牲酸化膜の除去は、膜質等により、種々
の方法を適宜選択することができ、例えば、ふっ酸、熱
リン酸、硝酸、硫酸等を用いたウェットエッチング、R
IE法等のドライエッチング、CMP(化学的機械的研
磨)法等種々の方法が挙げられる。次に、工程(ii)に
おいて、少なくともメモリセルアレイ形成領域にトンネ
ル酸化膜、導電膜及び絶縁膜をこの順に形成する。具体
的には、まず、工程(ii−1)として、半導体基板上全
面にトンネル酸化膜、導電膜及び絶縁膜をこの順に形成
する。
Various methods can be appropriately selected for removing the sacrificial oxide film depending on the film quality and the like. For example, wet etching using hydrofluoric acid, hot phosphoric acid, nitric acid, sulfuric acid, or the like,
Various methods such as a dry etching such as an IE method, a CMP (chemical mechanical polishing) method, and the like can be given. Next, in step (ii), a tunnel oxide film, a conductive film, and an insulating film are formed in this order at least in the memory cell array formation region. Specifically, first, as a step (ii-1), a tunnel oxide film, a conductive film, and an insulating film are formed in this order on the entire surface of the semiconductor substrate.

【0027】トンネル絶縁膜は、第1及び第2のゲート
絶縁膜と同様の材料、形成方法等で形成することができ
る。膜厚は、例えば、2〜20nm程度が挙げられる。
導電膜は、通常、浮遊ゲートを形成するための材料を使
用することができる。例えば、ポリシリコン、モノシリ
コン、アモルファスシリコン等のシリコン;白金、アル
ミニウム、銅、ニッケル等の金属;タンタル、チタン、
コバルト、タングステン等の高融点金属;これら高融点
金属とのシリサイド等の単層膜又は積層膜が挙げられ
る。なかでも、ポリシリコンの単層膜、高融点金属との
シリサイド、ポリサイドからなる膜が好ましい。ポリシ
リコンを使用する場合には、ポリシリコン膜を形成する
際又は形成した後に、N型又はP型の不純物をドーピン
グして所定の抵抗値に設定することが好ましい。ゲート
電極材料は、スパッタ法、CVD法、真空蒸着法、EB
法等の種々の方法の中から選択して、膜厚50〜300
nm程度で形成することができる。
The tunnel insulating film can be formed by using the same material, forming method and the like as the first and second gate insulating films. The film thickness is, for example, about 2 to 20 nm.
As the conductive film, a material for forming a floating gate can be generally used. For example, silicon such as polysilicon, monosilicon, and amorphous silicon; metals such as platinum, aluminum, copper, and nickel; tantalum, titanium,
Refractory metals such as cobalt and tungsten; and single-layer films or laminated films of silicide with these refractory metals. Above all, a single-layer film of polysilicon, a film made of silicide with a high melting point metal, and a film made of polycide are preferable. When using polysilicon, it is preferable to set a predetermined resistance value by doping with an N-type or P-type impurity when or after forming the polysilicon film. Gate electrode material is sputtering, CVD, vacuum deposition, EB
Film thickness from 50 to 300
It can be formed with a thickness of about nm.

【0028】絶縁膜は、例えば、例えば、シリコン酸化
膜(熱酸化膜、低温酸化膜:LTO膜等、高温酸化膜:
HTO膜)、シリコン窒化膜、SOG膜、PSG膜、B
SG膜、BPSG膜、PZT、PLZT、強誘電体膜又
は反強誘電体膜等の単層膜又は積層膜等が挙げられる。
なかでも、シリコン酸化膜/シリコン窒化膜/シリコン
酸化膜の3層構造膜が好ましい。絶縁膜は、例えば、ス
パッタ法、CVD法、蒸着法、EB法、スピンコート
法、MOCVD法、ゾルゲル法等種々の方法で形成する
ことができる。膜厚は、その機能に応じて設定すること
ができ、例えば、5〜50nm程度が挙げられる。
The insulating film is, for example, a silicon oxide film (thermal oxide film, low-temperature oxide film: LTO film, etc.)
HTO film), silicon nitride film, SOG film, PSG film, B
A single-layer film or a laminated film such as an SG film, a BPSG film, a PZT, a PLZT, a ferroelectric film or an anti-ferroelectric film can be given.
Among them, a three-layer structure film of a silicon oxide film / silicon nitride film / silicon oxide film is preferable. The insulating film can be formed by various methods such as a sputtering method, a CVD method, an evaporation method, an EB method, a spin coating method, an MOCVD method, and a sol-gel method. The film thickness can be set according to the function, for example, about 5 to 50 nm.

【0029】次いで、工程(ii−2)として、第1及び
第2のMOSトランジスタ回路形成領域に開口を有する
レジストパターンを形成し、このレジストパターンをマ
スクとして用いて、第1及び第2のMOSトランジスタ
回路形成領域の基板表面を露出させる。つまり、第1及
び第2のMOSトランジスタ回路形成領域上に先の工程
で形成されたトンネル酸化膜、導電膜及び絶縁膜のすべ
てを除去する。これらの膜の除去は、上記したようなウ
ェットエッチング、ドライエッチング、CMP法等の中
から、適当な条件のものを適宜組み合わせて行うことが
できる。また、基板表面を露出させるために使用したレ
ジストパターンは、当該分野で公知の方法により剥離す
ることが好ましいが、剥離しないまま、次の工程に進ん
でもよい。
Next, as a step (ii-2), a resist pattern having openings in the first and second MOS transistor circuit formation regions is formed, and the first and second MOS transistors are formed using this resist pattern as a mask. The substrate surface in the transistor circuit formation region is exposed. That is, all of the tunnel oxide film, the conductive film, and the insulating film formed in the previous step on the first and second MOS transistor circuit formation regions are removed. The removal of these films can be performed by appropriately combining those under appropriate conditions from among the above-described wet etching, dry etching, CMP, and the like. Further, the resist pattern used to expose the substrate surface is preferably stripped by a method known in the art, but the process may proceed to the next step without stripping.

【0030】本発明においては、第1及び第2のMOS
トランジスタ回路は、ゲート絶縁膜の膜厚が異なるトラ
ンジスタからなる回路であれば、どのような種類のもの
であってもよい。例えば、第1のMOSトランジスタ回
路がいわゆる高耐圧駆動回路であり、第2のMOSトラ
ンジスタ回路がいわゆる低耐圧駆動回路であることが適
当である。ここで、低耐圧駆動回路とは、信号処理回
路、メモリ回路等の比較的動作電圧の低い回路であり、
高耐圧駆動回路とは、低耐圧駆動回路よりも動作電圧が
高い回路を意味する。以下に本発明の半導体装置の製造
方法を図面に基づいて説明する。
In the present invention, the first and second MOS
The transistor circuit may be of any type as long as the circuit includes transistors having different thicknesses of the gate insulating film. For example, it is appropriate that the first MOS transistor circuit is a so-called high withstand voltage drive circuit and the second MOS transistor circuit is a so-called low withstand voltage drive circuit. Here, the low withstand voltage driving circuit is a circuit having a relatively low operating voltage, such as a signal processing circuit and a memory circuit.
The high withstand voltage drive circuit means a circuit having a higher operating voltage than the low withstand voltage drive circuit. Hereinafter, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to the drawings.

【0031】実施の形態1 図1〜11は、本発明の半導体装置の製造方法を、ロジ
ック混載不揮発性メモリに適用した実施例の製造工程断
面図である。ここで、各図の(a)、(b)及び(c)
は、同じ工程におけるメモリセルアレイの形成領域、第
1のMOSトランジスタ回路形成領域として高耐圧回路
形成領域及び第2のMOSトランジスタ回路形成領域と
して低耐圧回路形成領域をそれぞれ示す。この実施例の
場合、高耐圧駆動回路及び低耐圧駆動回路は、ともにC
MOS回路からなる。
First Embodiment FIGS. 1 to 11 are cross-sectional views showing a manufacturing process of an embodiment in which a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is applied to a nonvolatile memory with embedded logic. Here, (a), (b) and (c) of each drawing
Shows a memory cell array formation region in the same process, a high breakdown voltage circuit formation region as a first MOS transistor circuit formation region, and a low breakdown voltage circuit formation region as a second MOS transistor circuit formation region. In the case of this embodiment, both the high withstand voltage drive circuit and the low withstand voltage drive circuit
It consists of a MOS circuit.

【0032】まず、図1に示すように、素子分離膜5が
形成されるシリコン基板1に犠牲酸化膜2を膜厚10n
m程度形成する。その後、高耐圧回路形成領域のN型ウ
ェル形成領域に開口を有するレジストパターン(図示せ
ず)を形成し、リンを加速電圧150keV程度で、1
×1013ions/cm2のオーダーでイオン注入す
る。続いて、高耐圧回路形成領域のP型ウェル形成領域
に開口を有するレジストパターン(図示せず)を形成
し、ボロンを加速電圧100keV程度で1×10 13
ons/cm2のオーダーでイオン注入する。その後、
レジストパターンを除去し、1200℃前後の温度で6
時間程度の熱拡散処理を行って、N型ウェル3及びP型
ウェル4を形成する。
First, as shown in FIG.
A sacrificial oxide film 2 having a thickness of 10 n is formed on a silicon substrate 1 to be formed.
m. After that, the N-type c
Resist pattern having an opening in the well formation region (not shown)
Is formed, and phosphorus is accelerated to about 1 at an accelerating voltage of about 150 keV.
× 1013ions / cmTwoIon implantation in the order of
You. Subsequently, the P-type well formation region of the high breakdown voltage circuit formation region
Form resist pattern (not shown) with openings in
And boron at an acceleration voltage of about 100 keV to 1 × 10 13i
ons / cmTwoIon implantation in the order of afterwards,
The resist pattern is removed, and a temperature of about 1200 ° C.
After performing thermal diffusion treatment for about an hour, the N-type well 3 and the P-type
A well 4 is formed.

【0033】次に、高耐圧回路形成領域のNMOSトラ
ンジスタ形成領域に開口を有するレジストパターン(図
示せず)を形成して、60keV程度の加速電圧でボロ
ンを適正量イオン注入する。次いで、PMOSトランジ
スタ形成領域に開口を有するレジストパターン(図示せ
ず)を形成して、短チャネル効果抑制のために、リンイ
オンを300keV程度の加速電圧で、さらにしきい値
制御のために、ボロンイオンを20keV程度の加速電
圧でイオン注入する。
Next, a resist pattern (not shown) having an opening is formed in the NMOS transistor formation region of the high breakdown voltage circuit formation region, and a proper amount of boron ions are implanted at an acceleration voltage of about 60 keV. Next, a resist pattern (not shown) having an opening in the PMOS transistor formation region is formed. Phosphorus ions are added at an acceleration voltage of about 300 keV to suppress a short channel effect, and boron ions are added to control a threshold value. Is implanted at an acceleration voltage of about 20 keV.

【0034】続いて、メモリセルアレイ形成領域に開口
を有するレジストパターン(図示せず)を形成して、メ
モリセルアレイ形成領域の犠牲酸化膜2をウェットエッ
チングにより除去する。その後、図2に示すように、メ
モリセル形成領域に1000℃程度の熱酸化により、膜
厚10nm程度のトンネル絶縁膜6を形成する。さら
に、得られたシリコン基板1上全面に浮遊ゲート電極材
料となるn型のポリシリコン膜7を堆積する。ポリシリ
コン膜7に、メモリセル形成領域におけるロウ方向の分
離のためのスリット加工を行う。その上に浮遊ゲート上
絶縁膜としてONO膜8を形成する。ONO膜8は、例
えば、1000℃の希釈酸化によるシリコン酸化膜(6
nm程度)を形成し、その上にシリコン窒化膜(10n
m程度)を形成し、さらに燃焼酸化法によりシリコン窒
化膜の膜厚4nm分程度を6nm程度のシリコン酸化膜
に変換することにより、シリコン酸化膜6nm/シリコ
ン窒化膜6nm/シリコン酸化膜6nmの積層構造とし
て形成することができる。
Subsequently, a resist pattern (not shown) having an opening in the memory cell array formation region is formed, and the sacrificial oxide film 2 in the memory cell array formation region is removed by wet etching. Thereafter, as shown in FIG. 2, a tunnel insulating film 6 having a thickness of about 10 nm is formed in the memory cell formation region by thermal oxidation at about 1000 ° C. Further, an n-type polysilicon film 7 serving as a floating gate electrode material is deposited on the entire surface of the obtained silicon substrate 1. Slit processing is performed on the polysilicon film 7 to separate in the row direction in the memory cell formation region. An ONO film 8 is formed thereon as an insulating film on the floating gate. The ONO film 8 is, for example, a silicon oxide film (6
nm), and a silicon nitride film (10 n
m), and a silicon oxide film having a thickness of about 4 nm is converted into a silicon oxide film having a thickness of about 6 nm by a combustion oxidation method to form a silicon oxide film 6 nm / silicon nitride film 6 nm / silicon oxide film 6 nm. It can be formed as a structure.

【0035】その後、図3に示すように、メモリセルア
レイ形成領域を覆うレジストパターン9を形成して、高
耐圧及び低耐圧駆動領域のONO膜8及びポリシリコン
膜7を順次エッチング除去し、さらに犠牲酸化膜2もウ
ェットエッチングにより除去して、高耐圧及び低耐圧回
路形成領域の基板表面を露出させる。次いで、図4に示
すように、高耐圧及び低耐圧回路形成領域に、高耐圧回
路用のゲート絶縁膜の一部となる膜厚13nm程度の第
1のゲート絶縁膜10を熱酸化により形成する。この際
の酸化は、メモリセルアレイ形成領域のONO膜8にも
加わるが、窒化膜の酸化レートは無視できる程度に抑え
られる。なお、第1のゲート絶縁膜10は、この段階で
は規定の膜厚にわずかに足りない状態とされ、後述の低
耐圧回路形成領域のゲート酸化工程で積み増しされるこ
とになる。
Thereafter, as shown in FIG. 3, a resist pattern 9 is formed to cover the memory cell array formation region, and the ONO film 8 and the polysilicon film 7 in the high breakdown voltage and low breakdown voltage drive regions are sequentially removed by etching, and further sacrificed. The oxide film 2 is also removed by wet etching to expose the substrate surface in the high breakdown voltage and low breakdown voltage circuit formation regions. Next, as shown in FIG. 4, a first gate insulating film 10 having a thickness of about 13 nm, which becomes a part of the gate insulating film for the high withstand voltage circuit, is formed in the high withstand voltage and low withstand voltage circuit formation regions by thermal oxidation. . At this time, oxidation is added to the ONO film 8 in the memory cell array formation region, but the oxidation rate of the nitride film is suppressed to a negligible level. At this stage, the first gate insulating film 10 is in a state where the thickness is slightly less than a specified thickness, and is added in a gate oxidation step of a low-withstand-voltage circuit formation region described later.

【0036】次に、図5に示すように、低耐圧回路形成
領域のNMOSトランジスタ形成領域にのみ開口を有す
るレジストパターン11を形成し、ウェル形成のため
に、ボロンイオンを加速電圧を300keV、150k
eV、80keVと順次切り替えて1×1013/cm2
のドーズでイオン注入を行う。引き続き、チャネル制御
のために、ボロンイオンを加速電圧20keV、1×1
13/cm2のドーズでイオン注入する。次いで、図6
に示すように、レジストパターン11を残存させた状態
で、レジストパターン11上に、別のレジストパターン
12を形成する。これにより、低耐圧回路形成領域のN
MOSトランジスタ領域には、レジストパターン12が
単層で存在し、それ以外の領域には、レジストパターン
11とレジストパターン12との積層構造が存在する。
なお、レジストパターン11及び12は、1回の露光に
より現像液可溶となる性質を有するポジ型のフォトレジ
ストにより形成する。
Next, as shown in FIG. 5, a resist pattern 11 having an opening only in the NMOS transistor formation region in the low breakdown voltage circuit formation region is formed, and boron ions are applied to form a well at an acceleration voltage of 300 keV and 150 kV.
eV and 80 keV sequentially switched to 1 × 10 13 / cm 2
Ion implantation at a dose of Subsequently, for channel control, boron ions were accelerated to 20 keV and 1 × 1.
Ion implantation is performed at a dose of 0 13 / cm 2 . Then, FIG.
As shown in (2), another resist pattern 12 is formed on the resist pattern 11 with the resist pattern 11 remaining. As a result, the N
In the MOS transistor region, a resist pattern 12 exists as a single layer, and in other regions, a laminated structure of the resist pattern 11 and the resist pattern 12 exists.
Note that the resist patterns 11 and 12 are formed of a positive photoresist having a property of being soluble in a developing solution by one exposure.

【0037】続いて、低耐圧回路形成領域のPMOSト
ランジスタ領域にのみ開口を有するクロム遮へい板付き
ガラスマスク(図示せず)を用いて、その領域にのみ下
層のレジストパターン11とシリコン基板1との界面ま
で十分な露光光を与え、アルカリ現像処理を行うことに
より、図7に示すように、レジストパターン12を、低
耐圧回路形成領域のPMOSトランジスタ領域にのみ開
口を有するレジストパターン12に加工する。このレジ
ストパターン12を用いて、ウェル形成のために、リン
イオンを加速電圧800keV、500KeV、300
keVと順次切り替えて1×1013/cm2のドーズで
イオン注入を行う。引き続きチャネル制御のために、リ
ンイオンを100keVで1×1013/cm2のドーズ
でイオン注入し、しきい値制御を行う。
Subsequently, using a glass mask (not shown) with a chrome shield plate having an opening only in the PMOS transistor region of the low breakdown voltage circuit forming region, the lower resist pattern 11 and the silicon substrate 1 are formed only in that region. By applying sufficient exposure light to the interface and performing an alkali developing process, the resist pattern 12 is processed into a resist pattern 12 having an opening only in the PMOS transistor region in the low breakdown voltage circuit forming region, as shown in FIG. Using this resist pattern 12, for forming a well, phosphorus ions are accelerated at 800 keV, 500 KeV, and 300 keV.
The ion implantation is performed at a dose of 1 × 10 13 / cm 2 by sequentially switching to keV. Subsequently, for channel control, phosphorus ions are implanted at 100 keV at a dose of 1 × 10 13 / cm 2 to perform threshold control.

【0038】そして、低耐圧回路形成領域上のみのレジ
ストパターンを除去し、その他の領域においては、レジ
ストパターン12を残存させた状態で、低耐圧回路形成
領域のPMOSトランジスタ領域の第1のゲート絶縁膜
10をウェットエッチングにより除去する。ウェットエ
ッチングは、フッ酸(HF):フッ化アンモニウム(N
4F)が1:30の割合の混合液を用いて、360秒
間程度行う。エッチング量は、15nm程度となり、既
に形成されている第1のゲート絶縁膜10の膜厚13n
mに対して、2nmのオーバーエッチとなるが、これに
より第1のゲート絶縁膜10は完全に除去される。この
後、さらに後処理として10分間程度の硫酸過水処理に
よるレジスト剥離と流水処理とを行う。
Then, the resist pattern only on the low withstand voltage circuit forming region is removed, and the resist pattern 12 is left on the other regions, and the first gate insulating film of the PMOS transistor region in the low withstand voltage circuit forming region is removed. The film 10 is removed by wet etching. For wet etching, use hydrofluoric acid (HF): ammonium fluoride (N
H 4 F) is using a mixture of ratio of 1:30 for about 360 seconds. The etching amount is about 15 nm, and the thickness of the already formed first gate insulating film 10 is 13 n.
However, the first gate insulating film 10 is completely removed. Thereafter, as post-processing, resist stripping by sulfuric acid-hydrogen peroxide treatment for about 10 minutes and running water treatment are performed.

【0039】その後、熱処理を行って、図9に示すよう
に、低耐圧回路形成領域にP型ウェル14、N型ウェル
15を形成する。硫酸過水による有機物除去、アンモニ
ア過水によるパーティクル除去、塩酸過水による金属不
純物除去、希フッ酸による自然酸化膜除去及び超純水に
よる最終洗浄を順次行うRCA洗浄により基板洗浄を行
った後、高温熱酸化により、低耐圧回路形成領域に膜厚
8nm程度の第2のゲート絶縁膜16を形成する。この
高温熱酸化では、高耐圧回路形成領域に既に形成されて
いる第1のゲート絶縁膜10の膜厚が増し、例えば17
nm程度の膜厚のゲート絶縁膜20が形成される。これ
は、メモリセル駆動回路に必要とされる10V程度の耐
圧を確保するのに必要なゲート絶縁膜厚である。
Thereafter, heat treatment is performed to form a P-type well 14 and an N-type well 15 in the low breakdown voltage circuit forming region, as shown in FIG. Substrate cleaning by RCA cleaning, which sequentially removes organic substances with sulfuric acid and hydrogen peroxide, removes particles with ammonia and hydrogen peroxide, removes metal impurities with hydrochloric acid and hydrogen peroxide, removes a natural oxide film with dilute hydrofluoric acid, and finally cleans with ultrapure water, A second gate insulating film 16 having a thickness of about 8 nm is formed in the low breakdown voltage circuit formation region by high-temperature thermal oxidation. In this high-temperature thermal oxidation, the thickness of the first gate insulating film 10 already formed in the high breakdown voltage circuit formation region increases,
A gate insulating film 20 having a thickness of about nm is formed. This is a gate insulating film thickness necessary to secure a withstand voltage of about 10 V required for the memory cell drive circuit.

【0040】次いで、図10に示すように、ゲート電極
材料としてポリシリコン膜17を堆積する。続いて、通
常の工程に従って、図11に示すように、メモリセル形
成領域ではポリシリコン膜17をパターニングして制御
ゲート17aと、これと自己整合的にポリシリコン膜を
パターニングして浮遊ゲート7aとの積層ゲート構造を
形成する。高及び低耐圧回路形成領域では、ポリシリコ
ン膜17をパターニングして、それぞれ所望のゲート長
のゲート電極17b、17cを形成し、さらにソース/
ドレイン領域18、19となるn+拡散層及びp+拡散層
を順次形成する。
Next, as shown in FIG. 10, a polysilicon film 17 is deposited as a gate electrode material. Subsequently, as shown in FIG. 11, a polysilicon film 17 is patterned in the memory cell formation region to form a control gate 17a, and a polysilicon film is self-aligned with the floating gate 7a in a self-aligned manner, as shown in FIG. Is formed. In the high and low breakdown voltage circuit formation regions, the polysilicon film 17 is patterned to form gate electrodes 17b and 17c having desired gate lengths, respectively,
An n + diffusion layer and ap + diffusion layer which become the drain regions 18 and 19 are sequentially formed.

【0041】その後、層間絶縁膜を堆積し、金属配線を
必要なら多層に配設して、ロジック混載不揮発性メモリ
を完成する。この実施例によれば、低耐圧回路形成領域
のpウェル形成のためのレジストパターンを除去するこ
となく、さらに別のレジストパターンを形成して、nウ
ェル形成を行うので、イオン注入に伴うフォトリソグラ
フィ工程の簡略化を図ることができる。
Thereafter, an interlayer insulating film is deposited, and if necessary, metal wirings are provided in multiple layers to complete a logic-embedded nonvolatile memory. According to this embodiment, since another resist pattern is formed and the n-well is formed without removing the resist pattern for forming the p-well in the low breakdown voltage circuit formation region, photolithography accompanying ion implantation is performed. The process can be simplified.

【0042】また、ONO膜表面上でのフォトリソグラ
フィ工程は、低及び高耐圧回路形成領域に存在するON
O膜を除去してゲート絶縁膜を形成するための工程と、
その後の低耐圧回路形成領域にNMOSトランジスタ及
びPMOSトランジスタを形成する工程との計2回にと
どまる。したがって、メモリセルアレイの信頼性劣化を
最小限に抑えることができる。 実施の形態2 まず、実施の形態1(図1〜図4)と同様に、メモリセ
ル形成領域にトンネル絶縁膜6、ポリシリコン膜7及び
浮遊ゲート上絶縁膜であるONO膜8、高耐圧回路形成
領域にN型ウェル3及びP型ウェル4、高耐圧及び低耐
圧回路形成領域に第1のゲート絶縁膜10を形成する。
Further, the photolithography process on the surface of the ONO film is performed by using ON and
Removing the O film to form a gate insulating film;
This is only a total of two times including the subsequent step of forming the NMOS transistor and the PMOS transistor in the low breakdown voltage circuit formation region. Therefore, it is possible to minimize deterioration of the reliability of the memory cell array. Second Embodiment First, as in the first embodiment (FIGS. 1 to 4), a tunnel insulating film 6, a polysilicon film 7, an ONO film 8, which is an insulating film on a floating gate, and a high breakdown voltage circuit are formed in a memory cell forming region. An N-type well 3 and a P-type well 4 are formed in a formation region, and a first gate insulating film 10 is formed in a high breakdown voltage and low breakdown voltage circuit formation region.

【0043】次に、図12に示すように、低耐圧回路形
成領域のNMOSトランジスタ形成領域にのみ開口を有
するレジストパターン11を形成し、ウェル形成のため
に及びチャネル制御のために、実施の形態1と同様に、
イオン注入する。続いて、レジストパターン11を残存
させた状態で、ウェットエッチングにより低耐圧回路形
成領域におけるNMOSトランジスタ形成領域の第1ゲ
ート酸化膜10を除去する。このウェットエッチング
は、実施の形態1と同様に行う。次いで、図13に示す
ように、レジストパターン11を残存させた状態で、レ
ジストパターン11上に、別のレジストパターン12を
形成する。これにより、低耐圧回路形成領域のNMOS
トランジスタ領域には、レジストパターン12が単層で
存在し、それ以外の領域には、レジストパターン11と
レジストパターン12との積層構造が存在する。なお、
レジストパターン11及び12は、実施の形態1と同様
に、ポジ型のフォトレジストにより形成する。
Next, as shown in FIG. 12, a resist pattern 11 having an opening only in the NMOS transistor formation region of the low breakdown voltage circuit formation region is formed, and the embodiment is formed for well formation and channel control. Like 1,
Ions are implanted. Subsequently, with the resist pattern 11 remaining, the first gate oxide film 10 in the NMOS transistor formation region in the low breakdown voltage circuit formation region is removed by wet etching. This wet etching is performed in the same manner as in the first embodiment. Next, as shown in FIG. 13, another resist pattern 12 is formed on the resist pattern 11 with the resist pattern 11 remaining. Thereby, the NMOS in the low breakdown voltage circuit forming region
In the transistor region, the resist pattern 12 has a single layer, and in other regions, a laminated structure of the resist pattern 11 and the resist pattern 12 exists. In addition,
The resist patterns 11 and 12 are formed of a positive photoresist as in the first embodiment.

【0044】続いて、実施の形態1と同様に、図14に
示すように、レジストパターン12を、低耐圧回路形成
領域のPMOSトランジスタ領域にのみ開口を有するレ
ジストパターン12に加工する。このレジストパターン
12を用いて、実施の形態1と同様に、ウェル形成のた
めに及びチャネル制御のためにイオン注入する。そし
て、低耐圧回路形成領域上のみのレジストパターンを除
去し、その他の領域においては、レジストパターン12
を残存させた状態で、低耐圧回路形成領域のPMOSト
ランジスタ領域の第1のゲート絶縁膜10をウェットエ
ッチングにより除去する。ウェットエッチングは、実施
の形態1と同様に行う。これにより、低耐圧回路形成領
域上全面の第1のゲート絶縁膜10が除去される。
Subsequently, as in the first embodiment, as shown in FIG. 14, the resist pattern 12 is processed into a resist pattern 12 having an opening only in the PMOS transistor region in the low breakdown voltage circuit forming region. Using this resist pattern 12, as in the first embodiment, ions are implanted for well formation and channel control. Then, the resist pattern only on the low withstand voltage circuit forming region is removed, and in other regions, the resist pattern 12 is removed.
Is left, the first gate insulating film 10 in the PMOS transistor region in the low breakdown voltage circuit forming region is removed by wet etching. The wet etching is performed in the same manner as in Embodiment 1. As a result, the first gate insulating film 10 on the entire surface of the low breakdown voltage circuit formation region is removed.

【0045】その後、実施の形態1と同様に熱処理を行
って、図15に示すように、実施の形態1と同様に、低
耐圧回路形成領域にP型ウェル14、N型ウェル15、
第2のゲート絶縁膜16を形成する。続いて、通常の工
程に従って、ロジック混載不揮発性メモリを完成する。
この実施例によれば、1つのレジストパターンをマスク
として、低耐圧回路形成領域のウェル形成及びチャネル
制御のためのイオン注入を行い、同時に低耐圧回路形成
領域のゲート酸化膜を除去することから、従来のような
低耐圧回路形成領域に形成された厚いゲート酸化膜を改
めて除去するためのレジストパターン形成工程が不要と
なり、短TAT化及びプロセスコストの低減が可能とな
る。
Thereafter, heat treatment is performed in the same manner as in the first embodiment, and as shown in FIG. 15, as in the first embodiment, the P-type well 14, the N-type well 15,
A second gate insulating film 16 is formed. Subsequently, a logic-embedded nonvolatile memory is completed according to a normal process.
According to this embodiment, by using one resist pattern as a mask, well formation in the low breakdown voltage circuit formation region and ion implantation for channel control are performed, and at the same time, the gate oxide film in the low breakdown voltage circuit formation region is removed. A resist pattern forming step for newly removing a thick gate oxide film formed in a low breakdown voltage circuit forming region as in the related art is not required, and the TAT can be shortened and the process cost can be reduced.

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明によれば、第1のMOSトランジ
スタ回路と第2のMOSトランジスタ回路とを同一半導
体基板上に有する半導体装置の製造方法であって、第2
のMOSトランジスタ回路形成領域のP又はNMOSト
ランジスタ形成領域のイオン注入に使用する第1のレジ
ストパターン上に、NMOS又はPMOSトランジスタ
形成領域のイオン注入に使用するマスクとして第2のレ
ジストパターンを積層して使用することにより、レジス
トパターン形成のための工程を簡略化することができ
る。
According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device having a first MOS transistor circuit and a second MOS transistor circuit on the same semiconductor substrate.
A second resist pattern as a mask used for ion implantation of the NMOS or PMOS transistor formation region on the first resist pattern used for ion implantation of the P or NMOS transistor formation region of the MOS transistor circuit formation region of FIG. By using it, a process for forming a resist pattern can be simplified.

【0047】また、本発明によれば、第2のMOSトラ
ンジスタ回路形成領域のP又はNMOSトランジスタ形
成領域のイオン注入に使用する第1のレジストパターン
を第1ゲート絶縁膜の除去のマスクとしても使用すると
ともに、NMOS又はPMOSトランジスタ形成領域の
イオン注入に使用する第2のレジストパターンを第1ゲ
ート絶縁膜の除去のマスクとしても使用するため、従来
のような低耐圧駆動領域に形成された厚いゲート絶縁膜
を改めて除去するためのフォトレジストパターニングス
テップが不要となり、これに伴い、フォト工程を削減で
き、ひいては短TAT化及びプロセスコストの低減を図
ることができる。上記の効果に加えて、フォト工程の削
減に伴い、ゲート上絶縁膜の絶縁信頼性の劣化を最小限
に抑えることができ、高性能なロジック混載不揮発性メ
モリを製造することが可能となる。
Further, according to the present invention, the first resist pattern used for ion implantation of the P or NMOS transistor formation region of the second MOS transistor circuit formation region is also used as a mask for removing the first gate insulating film. In addition, since the second resist pattern used for the ion implantation of the NMOS or PMOS transistor formation region is also used as a mask for removing the first gate insulating film, the thick gate formed in the low breakdown voltage driving region as in the related art is used. A photoresist patterning step for newly removing the insulating film is not required, and accordingly, the number of photo steps can be reduced, and the TAT and the process cost can be reduced. In addition to the above effects, with the reduction in the number of photo steps, deterioration of the insulation reliability of the insulating film on the gate can be minimized, and a high-performance logic-embedded nonvolatile memory can be manufactured.

【0048】特に、メモリセルアレイを混成する半導体
装置の場合には、第2のMOSトランジスタ回路形成領
域のP及びNMOSトランジスタ形成領域のイオン注入
に使用するレジストパターンを除去することなく、第1
ゲート絶縁膜を除去するために使用するレジストパター
ンを積層して使用することにより、レジストパターン形
成のための工程を簡略化することができるとともに、メ
モリセルアレイを形成する浮遊ゲート上の絶縁膜へのレ
ジスト塗布回数が低減されるため、フォト工程の削減に
伴い、ゲート上絶縁膜の絶縁信頼性の劣化を最小限に抑
えることができ、高性能なロジック混載不揮発性メモリ
を製造することが可能となる。
In particular, in the case of a semiconductor device in which a memory cell array is mixed, the first and second resistive patterns used for ion implantation in the P and NMOS transistor formation regions in the second MOS transistor circuit formation region are not removed.
By stacking and using the resist pattern used to remove the gate insulating film, the process for forming the resist pattern can be simplified, and the insulating film on the floating gate forming the memory cell array can be formed. Since the number of times of resist application is reduced, deterioration of the insulation reliability of the insulating film on the gate can be minimized with the reduction in the number of photo processes, and a high-performance logic embedded non-volatile memory can be manufactured. Become.

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

【図1】本発明の半導体装置の製造方法を実施(実施の
形態1)するための概略工程断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional process diagram for carrying out a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention (first embodiment).

【図2】本発明の半導体装置の製造方法を実施(実施の
形態1)するための概略工程断面図である。
FIG. 2 is a schematic process sectional view for carrying out the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention (first embodiment);

【図3】本発明の半導体装置の製造方法を実施(実施の
形態1)するための概略工程断面図である。
FIG. 3 is a schematic process cross-sectional view for carrying out the semiconductor device manufacturing method of the present invention (Embodiment 1);

【図4】本発明の半導体装置の製造方法を実施(実施の
形態1)するための概略工程断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional process diagram for carrying out the semiconductor device manufacturing method of the present invention (Embodiment 1).

【図5】本発明の半導体装置の製造方法を実施(実施の
形態1)するための概略工程断面図である。
FIG. 5 is a schematic process cross-sectional view for carrying out the semiconductor device manufacturing method of the present invention (Embodiment 1);

【図6】本発明の半導体装置の製造方法を実施(実施の
形態1)するための概略工程断面図である。
FIG. 6 is a schematic process sectional view for carrying out the method of manufacturing the semiconductor device of the present invention (Embodiment 1);

【図7】本発明の半導体装置の製造方法を実施(実施の
形態1)するための概略工程断面図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional process diagram for carrying out the semiconductor device manufacturing method of the present invention (first embodiment).

【図8】本発明の半導体装置の製造方法を実施(実施の
形態1)するための概略工程断面図である。
FIG. 8 is a schematic process sectional view for carrying out the method of manufacturing the semiconductor device of the present invention (Embodiment 1);

【図9】本発明の半導体装置の製造方法を実施(実施の
形態1)するための概略工程断面図である。
FIG. 9 is a schematic process sectional view for carrying out the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention (Embodiment 1);

【図10】本発明の半導体装置の製造方法を実施(実施
の形態1)するための概略工程断面図である。
FIG. 10 is a schematic process sectional view for carrying out the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention (Embodiment 1);

【図11】本発明の半導体装置の製造方法を実施(実施
の形態1)するための概略工程断面図である。
FIG. 11 is a schematic process sectional view for carrying out the method of manufacturing the semiconductor device of the present invention (Embodiment 1);

【図12】本発明の半導体装置の製造方法を実施(実施
の形態2)するための概略工程断面図である。
FIG. 12 is a schematic process sectional view for carrying out the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention (Embodiment 2);

【図13】本発明の半導体装置の製造方法を実施(実施
の形態2)するための概略工程断面図である。
FIG. 13 is a schematic process sectional view for carrying out the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention (Embodiment 2);

【図14】本発明の半導体装置の製造方法を実施(実施
の形態2)するための概略工程断面図である。
FIG. 14 is a schematic process cross-sectional view for carrying out the semiconductor device manufacturing method of the present invention (Embodiment 2);

【図15】本発明の半導体装置の製造方法を実施(実施
の形態2)するための概略工程断面図である。
FIG. 15 is a schematic process cross-sectional view for carrying out the semiconductor device manufacturing method of the present invention (Embodiment 2);

【図16】従来の半導体装置の製造方法の概略工程断面
図である。
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view of a step in a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図17】従来の半導体装置の製造方法の概略工程断面
図である。
FIG. 17 is a schematic process sectional view of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図18】従来の半導体装置の製造方法の概略工程断面
図である。
FIG. 18 is a schematic process sectional view of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図19】従来の半導体装置の製造方法の概略工程断面
図である。
FIG. 19 is a schematic process sectional view of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図20】従来の半導体装置の製造方法の概略工程断面
図である。
FIG. 20 is a schematic process sectional view of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図21】従来の半導体装置の製造方法の概略工程断面
図である。
FIG. 21 is a schematic process sectional view of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図22】従来の半導体装置の製造方法の概略工程断面
図である。
FIG. 22 is a schematic process sectional view of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図23】従来の半導体装置の製造方法の概略工程断面
図である。
FIG. 23 is a schematic cross-sectional view of a step in a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図24】従来の半導体装置の製造方法の概略工程断面
図である。
FIG. 24 is a schematic cross-sectional view of a step in a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図25】従来の半導体装置の製造方法の概略工程断面
図である。
FIG. 25 is a schematic cross-sectional view of a step in a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板(半導体基板) 2 犠牲酸化膜 3、15 N型ウェル 4、14 P型ウェル 5 素子分離膜 6 トンネル絶縁膜 7 ポリシリコン膜(浮遊ゲート材料膜) 7a 浮遊ゲート 8 ONO膜 9、11、12 レジストパターン 10 第1のゲート絶縁膜 16 第2のゲート絶縁膜 17 ポリシリコン膜(ゲート電極材料膜) 17a 制御ゲート 17b、17c ゲート電極 18、19 ソース/ドレイン領域 20 ゲート絶縁膜 REFERENCE SIGNS LIST 1 silicon substrate (semiconductor substrate) 2 sacrificial oxide film 3, 15 n-type well 4, 14 p-type well 5 element isolation film 6 tunnel insulating film 7 polysilicon film (floating gate material film) 7 a floating gate 8 ONO film 9, 11 , 12 resist pattern 10 first gate insulating film 16 second gate insulating film 17 polysilicon film (gate electrode material film) 17a control gate 17b, 17c gate electrode 18, 19 source / drain region 20 gate insulating film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/417 H01L 29/78 371 29/788 29/792 Fターム(参考) 4M104 BB01 BB02 BB04 BB05 BB06 BB14 BB17 BB18 BB21 BB22 BB25 BB27 BB28 BB40 CC05 DD34 DD35 DD37 DD43 FF14 GG09 GG10 GG14 GG16 5F048 AA05 AA09 AB01 AC03 BA01 BB05 BB06 BB16 BB18 BE02 BE03 BE04 5F083 EP02 EP23 EP55 EP56 GA28 JA04 JA15 JA19 JA35 JA36 JA37 JA39 PR05 PR12 PR36 PR43 PR45 PR53 PR55 ZA04 ZA05 ZA06 ZA07 ZA08 ZA12 5F101 BA07 BA29 BA36 BB05 BD02 BD10 BD24 BD27 BD36 BD37 BH09 BH21 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) H01L 29/417 H01L 29/78 371 29/788 29/792 F term (Reference) 4M104 BB01 BB02 BB04 BB05 BB06 BB14 BB17 BB18 BB21 BB22 BB25 BB27 BB28 BB40 CC05 DD34 DD35 DD37 DD43 FF14 GG09 GG10 GG14 GG16 5F048 AA05 AA09 AB01 AC03 BA01 BB05 BB06 BB16 BB18 BE02 BE03 BE04 5F083 EP02 EP23 PR05 JA36 PR35 JA36 PR55 ZA04 ZA05 ZA06 ZA07 ZA08 ZA12 5F101 BA07 BA29 BA36 BB05 BD02 BD10 BD24 BD27 BD36 BD37 BH09 BH21

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1のMOSトランジスタ回路と、第1
のMOSトランジスタ回路におけるゲート絶縁膜と異な
る膜厚のゲート絶縁膜を有する第2のMOSトランジス
タ回路とを同一半導体基板上に有する半導体装置の製造
方法であって、 (a)第1及び第2のMOSトランジスタ回路形成領域
に第1のゲート絶縁膜を形成する工程と、 (b)第2のMOSトランジスタ回路形成領域のNMO
S又はPMOSトランジスタ形成領域に開口を有する第
1のレジストパターンを形成し、第1のレジストパター
ンをマスクとして用いてイオン注入する工程と、 (c)前記第1のレジストパターンを有する半導体基板
上全面にレジスト膜を形成し、該レジスト膜を、第2の
MOSトランジスタ回路形成領域のPMOS又はNMO
Sトランジスタ形成領域に開口を有する第2のレジスト
パターンに加工し、得られた第2のレジストパターンを
マスクとして用いてイオン注入する工程と、 (d)前記第1及び第2のレジストパターンを、第2の
MOSトランジスタ回路形成領域のNMOS及びPMO
S形成領域に開口を有するレジストパターンに加工し、
得られたレジストパターンをマスクとして用いて第2の
MOSトランジスタ回路形成領域における第1のゲート
酸化膜を除去する工程と、 (e)少なくとも第2のMOSトランジスタ回路形成領
域に、第2のゲート絶縁膜を形成する工程とを有するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
A first MOS transistor circuit; a first MOS transistor circuit;
A method of manufacturing a semiconductor device having a second MOS transistor circuit having a gate insulating film having a different thickness from a gate insulating film in the MOS transistor circuit of (1) on the same semiconductor substrate, wherein (a) first and second Forming a first gate insulating film in a MOS transistor circuit formation region; and (b) forming an NMO in a second MOS transistor circuit formation region.
Forming a first resist pattern having an opening in the S or PMOS transistor formation region, and ion-implanting using the first resist pattern as a mask; and (c) an entire surface on the semiconductor substrate having the first resist pattern. A resist film is formed on the substrate, and the resist film is formed on the PMOS or NMO of the second MOS transistor circuit formation region.
Processing a second resist pattern having an opening in the S transistor formation region, and ion-implanting using the obtained second resist pattern as a mask; and (d) forming the first and second resist patterns by: NMOS and PMO of the second MOS transistor circuit formation region
Processed into a resist pattern having an opening in the S formation area,
Removing the first gate oxide film in the second MOS transistor circuit formation region using the obtained resist pattern as a mask; and (e) forming a second gate insulating film in at least the second MOS transistor circuit formation region. Forming a film.
【請求項2】 第1のMOSトランジスタ回路と、第1
のMOSトランジスタ回路におけるゲート絶縁膜と異な
る膜厚のゲート絶縁膜を有する第2のMOSトランジス
タ回路とを同一半導体基板上に有する半導体装置の製造
方法であって、 (a)第1及び第2のMOSトランジスタ回路形成領域
に第1のゲート絶縁膜を形成する工程と、 (b’)第2のMOSトランジスタ回路形成領域のNM
OS又はPMOSトランジスタ形成領域に開口を有する
第1のレジストパターンを形成し、第1のレジストパタ
ーンをマスクとして用いてイオン注入し、さらに該第1
のレジストパターンをマスクとして用いてNMOS又は
PMOSトランジスタ形成領域の第1のゲート絶縁膜を
除去する工程と、 (c’)前記第1のレジストパターンを有する半導体基
板上全面にレジスト膜を形成し、該レジスト膜を、第2
のMOSトランジスタ回路形成領域のPMOS又はNM
OSトランジスタ形成領域に開口を有する第2のレジス
トパターンに加工し、得られた第2のレジストパターン
をマスクとして用いてイオン注入し、該第2のレジスト
パターンをマスクとして用いてPMOS又はNMOSト
ランジスタ形成領域の第1のゲート絶縁膜を除去する工
程と、 (e)少なくとも第2のMOSトランジスタ回路形成領
域に、第2のゲート絶縁膜を形成する工程とを有するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. A first MOS transistor circuit, comprising:
A method of manufacturing a semiconductor device having a second MOS transistor circuit having a gate insulating film having a different thickness from a gate insulating film in the MOS transistor circuit of (1) on the same semiconductor substrate, wherein (a) first and second Forming a first gate insulating film in a MOS transistor circuit formation region; and (b ′) forming an NM in a second MOS transistor circuit formation region.
Forming a first resist pattern having an opening in an OS or PMOS transistor formation region, ion-implanting using the first resist pattern as a mask;
Removing the first gate insulating film in the NMOS or PMOS transistor formation region using the resist pattern as a mask; and (c ′) forming a resist film on the entire surface of the semiconductor substrate having the first resist pattern; The resist film is applied to the second
PMOS or NM in the MOS transistor circuit formation region of
A second resist pattern having an opening in an OS transistor formation region is processed, ions are implanted using the obtained second resist pattern as a mask, and a PMOS or NMOS transistor is formed using the second resist pattern as a mask. Manufacturing a semiconductor device, comprising: removing a first gate insulating film in a region; and (e) forming a second gate insulating film in at least a second MOS transistor circuit formation region. Method.
【請求項3】 第1のMOSトランジスタ回路と、第2
のMOSトランジスタ回路とに加えてメモリセルアレイ
を有する半導体装置の製造方法であって、さらに、 (i)半導体基板上に素子分離膜を形成し、メモリセル
アレイ形成領域と、第1のMOSトランジスタ回路形成
領域と、第2のMOSトランジスタ回路形成領域とを規
定する工程と、 (ii)少なくともメモリセルアレイ形成領域にトンネル
酸化膜、導電膜及び絶縁膜をこの順に形成する工程とを
有する請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。
3. A first MOS transistor circuit and a second MOS transistor circuit.
A method of manufacturing a semiconductor device having a memory cell array in addition to the MOS transistor circuit of (i), further comprising: (i) forming an element isolation film on a semiconductor substrate, forming a memory cell array formation region, and forming a first MOS transistor circuit. 3. A step of defining a region and a second MOS transistor circuit formation region, and (ii) a step of forming a tunnel oxide film, a conductive film and an insulating film in this order at least in a memory cell array formation region. 13. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 5.
【請求項4】 工程(ii)が、(ii−1)半導体基板上
全面にトンネル酸化膜、導電膜及び絶縁膜をこの順に形
成する工程と、 (ii−2)第1及び第2のMOSトランジスタ回路形成
領域に開口を有するレジストパターンを形成し、このレ
ジストパターンをマスクとして用いて、第1及び第2の
MOSトランジスタ回路形成領域の基板表面を露出させ
る工程とを含む請求項3に記載の半導体装置の製造方
法。
4. A process (ii) comprising: (ii-1) forming a tunnel oxide film, a conductive film and an insulating film in this order on the entire surface of the semiconductor substrate; and (ii-2) first and second MOSs. Forming a resist pattern having an opening in the transistor circuit formation region, and exposing the substrate surfaces of the first and second MOS transistor circuit formation regions using the resist pattern as a mask. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項5】 工程(i)の後、工程(ii)の前に、 半導体基板上に犠牲酸化膜を形成し、該犠牲酸化膜を通
して、第1のMOSトランジスタ回路形成領域における
NMOS及びPMOSトランジスタ形成領域にイオン注
入を行い、その後、前記犠牲酸化膜を除去する請求項3
又は4に記載の半導体装置の製造方法。
5. After the step (i) and before the step (ii), a sacrificial oxide film is formed on the semiconductor substrate, and the NMOS and PMOS transistors in the first MOS transistor circuit formation region are passed through the sacrificial oxide film. 4. The method according to claim 3, wherein the sacrificial oxide film is removed by performing ion implantation on the formation region.
Or the method of manufacturing a semiconductor device according to 4.
【請求項6】 第1のMOSトランジスタ回路が、第2
のMOSトランジスタ回路よりも高耐圧駆動のMOSト
ランジスタである請求項1〜5のいずれか1つに記載の
半導体装置の製造方法。
6. A second MOS transistor circuit comprising:
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the MOS transistor is a MOS transistor driven at a higher breakdown voltage than the MOS transistor circuit described in claim 1.
【請求項7】 第1のゲート絶縁膜の除去が、ウェット
エッチングにより行われる請求項1〜6のいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法。
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the removal of the first gate insulating film is performed by wet etching.
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