JP2003046063A - 半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents

半導体集積回路装置の製造方法

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JP2003046063A
JP2003046063A JP2001235171A JP2001235171A JP2003046063A JP 2003046063 A JP2003046063 A JP 2003046063A JP 2001235171 A JP2001235171 A JP 2001235171A JP 2001235171 A JP2001235171 A JP 2001235171A JP 2003046063 A JP2003046063 A JP 2003046063A
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Japan
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semiconductor substrate
insulating film
gate electrode
processing
forming
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Hideyuki Yashima
秀幸 八島
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フラッシュメモリを有する半導体集積回路装
置において、書き込み速度の向上を図ることのできる技
術を提供する。 【解決手段】 半導体基板1の主面上に形成された浮遊
ゲート電極の一部を構成する下層導体膜3aを形成した
後、半導体基板1の主面上に絶縁膜6をCVD法等によ
って堆積して、半導体基板1の主面上の窪み内を完全に
埋め込む。次いで、メモリアレイを覆うフォトレジスト
パターンをエッチングマスクとしてそこから露出する主
として周辺回路領域の絶縁膜6をドライエッチング法等
によって薄く加工した後、絶縁膜6が半導体基板1の主
面上の窪み内に残されるように、その絶縁膜6をCMP
法により研磨する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置の製造技術に関し、特に、フラッシュメモリを有する
半導体集積回路装置に適用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】データの書き込みおよび消去を電気的に
行うことが可能な不揮発性メモリは、たとえば配線基板
上に組み込んだままの状態でデータの書き換えが可能で
あり、使いやすいことからメモリを必要とする様々な製
品に幅広く使用されている。
【0003】特に、電気的一括消去型EEPROM(el
ectric erasable programmable read only memory;以
下、フラッシュメモリという)は、メモリアレイの一定
の範囲(メモリアレイの全てのメモリセルまたは所定の
メモリセル群)のデータを一括して電気的に消去する機
能を持っている。さらにフラッシュメモリは、1トラン
ジスタ積層ゲート構造であることからセルの小型化が進
み、高集積化への期待も大きい。
【0004】1トランジスタ積層ゲート構造は、1個の
メモリセルが、基本的に1個の2層ゲートMISFET
(metal insulator semiconductor field effect trans
istor)で構成されている。その2層ゲートMISFE
Tは、半導体基板上にトンネル絶縁膜を介して浮遊ゲー
ト電極を設け、さらにその上に層間膜を介して制御ゲー
ト電極を積み重ねることで形成されている。データの記
憶は、上記浮遊ゲート電極に電子を注入したり、浮遊ゲ
ート電極から電子を抜き出したりすることで行われてい
る。
【0005】なお、たとえば特開平8−279566号
公報には、この種の不揮発性半導体記憶装置の1つの型
として、フラッシュメモリアレイの各列のメモリセルを
互いに並列接続した並列型フラッシュメモリが示されて
いる。
【0006】以下は、本発明者によって検討された前記
2層ゲートMISFETを構成する浮遊ゲート電極の形
成技術であり、その概要は次のとおりである。
【0007】まず、半導体基板上にトンネル絶縁膜を介
して導体膜を堆積し、その導体膜をパターニングするこ
とによって浮遊ゲート電極の一部を構成する下層導体膜
を形成する。次に、絶縁膜を半導体基板上に堆積し、続
いてCMP法で研磨することにより、半導体基板の主面
上の窪み内にその絶縁膜を埋め込む。その後、半導体基
板上に導体膜を堆積し、その導体膜をパターニングする
ことによって浮遊ゲート電極の他の一部を構成する上層
導体膜を形成する。これにより、上層導体膜および下層
導体膜からなる浮遊ゲート電極が形成される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記浮
遊ゲート電極の形成技術では、半導体基板の主面上の窪
み内に絶縁膜を埋め込む工程において、以下の問題が生
ずることを本発明者は見いだした。
【0009】マトリクス構造にメモリセルが2次元配置
されたメモリアレイの周辺には、メモリアレイを制御
し、メモリアレイとデータの授受を行う周辺回路が配置
されている。ところが、この周辺回路領域には、浮遊ゲ
ート電極用の下層導体膜のパターンが形成されないた
め、上記絶縁膜が埋め込まれる窪みは形成されない。一
方、メモリアレイでは、浮遊ゲート電極用の下層導体膜
のパターンが高密度に配置されている。このため、CM
P工程における絶縁膜の研磨の進み具合がメモリアレイ
と周辺回路領域とで異なり、メモリアレイでは研磨の進
行をくい止められずに、絶縁膜の厚さの目減り、いわゆ
るシニング(thinning)が生ずる。この結果、メモリア
レイの周辺部と中央部とで絶縁膜の厚さにばらつきが生
じてしまう。
【0010】上記絶縁膜の厚さがメモリアレイ内でばら
つくと、メモリセルのカップリング比が不均一となり、
メモリセルの書き込み後のしきい値電圧がメモリアレイ
内で大きくばらついてしまう。さらに、このしきい値電
圧のばらつきのため、書き込みの高速化に必要な書き込
み電圧のパルス時間の短縮が難しくなる。
【0011】本発明の目的は、フラッシュメモリを有す
る半導体集積回路装置において、メモリセルのしきい値
電圧のばらつきを抑えて書き込み速度の向上を図ること
のできる技術を提供することにある。
【0012】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0013】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
【0014】本発明は、不揮発性メモリセルの浮遊ゲー
ト電極を形成する際、トンネル絶縁膜となる第1の絶縁
膜上に浮遊ゲート電極用の下層導体膜を堆積した後、そ
の下層導体膜をゲート幅方向に沿って加工する工程と、
ソース・ドレイン領域を形成する工程と、半導体基板上
に第2の絶縁膜を堆積した後、レジストパターンによっ
てメモリマット上のほぼ全体を覆い、そこから露出する
周辺回路領域の第2の絶縁膜をドライエッチングにより
薄く加工する工程と、第2の絶縁膜をCMP法で研磨し
て、半導体基板の主面上の窪み内を第2の絶縁膜で埋め
込む工程と、半導体基板上に浮遊ゲート電極用の上層導
体膜を堆積した後、その上層導体膜をゲート幅方向に沿
って加工する工程とを有するものである。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一の機能を有する部材には同
一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【0016】本発明の一実施の形態におけるフラッシュ
メモリの製造方法の一例を図1〜図17を用いて工程順
に説明する。本実施の形態で示すメモリアレイは、ワー
ド線上をその延在方向に沿って切断した半導体基板の断
面図であり、NMOSおよびPMOSは、駆動電圧が、
たとえば1.8〜3.3V程度の相対的に低電圧(Vc
c)系の周辺回路用のMOSである。
【0017】まず、図1に示すように、半導体基板(こ
の段階では半導体ウエハと称する平面略円形状の半導体
の薄板)1の主面に、たとえば溝型の分離部STIおよ
びこれに取り囲まれるように配置された活性領域等を形
成する。すなわち、半導体基板1の所定箇所に分離溝を
形成した後、半導体基板1の主面上に、たとえば酸化シ
リコンからなる絶縁膜を堆積し、さらにその絶縁膜が分
離溝内にのみ残されるように絶縁膜をCMP(chemical
mechanical polishing)法等によって研磨すること
で、分離部STIを形成する。
【0018】続いて、半導体基板1の所定部分に所定の
不純物を所定のエネルギーで選択的にイオン注入法等に
よって導入することにより、埋め込みnウェルNWm、
pウェルPWm、nウェルNWp、pウェルPWpを形
成する。
【0019】次いで、半導体基板1に対して熱酸化処理
等を施すことにより、半導体基板1の表面に、たとえば
厚さが9nm程度のゲート絶縁膜2(第1の絶縁膜)を
形成する。メモリアレイに形成されたゲート絶縁膜2
は、トンネル絶縁膜として機能する。
【0020】次に、図2に示すように、半導体基板1の
主面上に、たとえば厚さ70nm程度の低抵抗な多結晶
シリコンからなる下層導体膜3aおよび窒化シリコン等
からなる絶縁膜4を下層から順にCVD(chemical vap
or deposition)法等によって堆積した後、その絶縁膜
4および下層導体膜3aをフォトリソグラフィ技術およ
びドライエッチング技術によって加工することにより、
メモリアレイに浮遊ゲート電極を構成する下層導体膜3
aをパターニングする。この際、周辺回路領域は、全体
的に下層導体膜3aおよび絶縁膜4によって覆われてい
る。続いて、半導体基板1に、メモリセルのソース・ド
レイン用の不純物(たとえばヒ素)をイオン注入法等に
よって導入することにより、一対のn型半導体領域5
S,5Dを形成する。
【0021】次に、図3に示すように、半導体基板1の
主面上に、たとえば酸化シリコンからなる絶縁膜6(第
2の絶縁膜)をCVD法等によって堆積して、半導体基
板1の主面上の窪み内を完全に埋め込んだ後、フォトリ
ソグラフィ技術によってメモリアレイを覆うフォトレジ
ストパターンPR1を形成する。
【0022】続いて、図4に示すように、そのフォトレ
ジストパターンPR1をエッチングマスクとしてそこか
ら露出する主として周辺回路領域の絶縁膜6の上部、た
とえば厚さ方向で1/2〜2/3程度をドライエッチン
グ法等によって除去し、周辺回路領域の絶縁膜6を薄く
加工する。
【0023】図5〜図7は、上記フォトレジストパター
ンPR1の一例を示すレジストパターンの平面図であ
る。図中、SWは半導体チップ、MAはメモリマット
(複数のメモリアレイまたはサブアレイによって構成さ
れる1つのブロック)であり、フォトレジストパターン
を網掛けのハッチングで示す。
【0024】図5に示すように、メモリマットMAの反
転パターンで形成される矩形レジストパターンPR1a
をフォトレジストパターンPR1に用いることができ
る。矩形レジストパターンPR1aは、メモリマットM
Aの外周の1〜10ビット程度のメモリセルを除いてメ
モリマットMAを覆ってもよい。また、図6に示すよう
に、相対的に小さい複数のドットパターンPR1bがそ
の周囲に配置された相対的に大きい矩形レジストパター
ンPR1cをフォトレジストパターンPR1に用いるこ
とができる。矩形レジストパターンPR1cは、メモリ
マットMAの外周の1〜10ビット程度のメモリセル上
に複数のドットパターンPR1bを設けてメモリマット
MAを覆ってもよい。さらに、ドットパターンPR1b
は、図7に示すように、メモリマットMAの外周に近づ
くにつれて徐々にお互いの間隔を広げて配置してもよ
い。
【0025】次いで、図8に示すように、絶縁膜6が半
導体基板1の主面上の窪み内に残されるように、その絶
縁膜6をCMP法により研磨し、さらに、ドライエッチ
ング法等によってエッチングする。これにより、半導体
基板1の主面上を平坦にする。また、この上に堆積する
後述の浮遊ゲート電極用の上層導体膜がメモリセルのソ
ース・ドレイン用のn型半導体領域5S,5Dに接触し
ないようにする。この際、絶縁膜4も除去されるが、下
層を保護するように機能する。
【0026】上記CMP工程に先立ち、周辺回路領域の
絶縁膜6を薄く加工していることから、CMP工程での
メモリアレイにおけるシニングが生じ難くなり、メモリ
マットの中央部における絶縁膜6の厚さと周辺部におけ
る絶縁膜6の厚さとの差を従来の方法よりも緩和するこ
とができる。また、ドットパターンPR1bを配置する
ことによって、メモリマットの中央部ではフォトレジス
トパターンPR1のカバー密度は高く、メモリマットの
周辺部ではフォトレジストパターンPR1のカバー密度
は低くなるので、CMP工程でのメモリマットの中央部
および周辺部における絶縁膜6をほぼ同じ厚さとするこ
とができる。
【0027】次に、図9に示すように、半導体基板1の
主面上に、たとえば厚さ40nm程度の低抵抗な多結晶
シリコンからなる上層導体膜3bを堆積した後、その上
に、フォトリソグラフィ技術によってフォトレジストパ
ターンPR2を形成し、そのフォトレジストパターンP
R2をエッチングマスクとして、そこから露出する上層
導体膜3bをドライエッチング法等によって除去するこ
とにより、下層導体膜3aおよび上層導体膜3bからな
る浮遊ゲート電極を形成する。なお、この際、周辺回路
領域等は全体的に上層導体膜3bによって覆われてい
る。
【0028】次に、図10に示すように、半導体基板1
上に、たとえば酸化シリコン膜、窒化シリコン膜および
酸化シリコン膜を下層から順にCVD法等によって堆積
することにより、たとえば厚さが15nm程度の層間膜
7(第3の絶縁膜)を形成した後、その上に、コンタク
トホールSCを形成するためのフォトレジストパターン
PR3をフォトリソグラフィ技術によって形成する。続
いて、そのフォトレジストパターンPR3をエッチング
マスクとして、そこから露出する層間膜7をドライエッ
チング法等によって除去することにより、層間膜7にコ
ンタクトホールSCを形成する。なお、周辺回路領域に
コンタクトホールSCが示されていないが、図10の断
面に示されない他の位置において、それらのMOSのゲ
ート電極形成領域上に上層導体膜3bの一部が露出する
コンタクトホールSCが形成されている。
【0029】次に、図11に示すように、半導体基板1
上に、たとえば低抵抗な多結晶シリコンからなる下層導
体膜8a、タングステンシリサイド等からなる上層導体
膜8bおよび酸化シリコン等からなるキャップ絶縁膜9
を下層から順にCVD法等によって堆積した後、その上
に、フォトリソグラフィ技術によってフォトレジストパ
ターンPR4を形成し、そのフォトレジストパターンP
R4をエッチングマスクとして、そこから露出するキャ
ップ絶縁膜9、上層導体膜8bおよび下層導体膜8aを
ドライエッチング法等によって除去することにより、メ
モリアレイにおいては制御ゲート電極(ワード線W)を
形成し、それ以外の周辺回路領域等においては各MOS
のゲート電極の一部を形成する。このエッチング処理に
際しては、層間膜7をエッチングストッパとして機能さ
せている。
【0030】次に、図12に示すように、キャップ絶縁
膜9、導体膜8をエッチングマスクとして、その下層の
層間膜7、上層導体膜3bおよび下層導体膜3aをドラ
イエッチング法等によってエッチング除去する。これに
より、導体膜3は導体膜8と自己整合的にパターニング
され、ワード線方向で同一形状をもつことになる。
【0031】これにより、メモリアレイにおいては、メ
モリセルMCの制御ゲート電極および浮遊ゲート電極を
完成させる。すなわち、浮遊ゲート電極用の導体膜3上
に層間膜7を介して制御ゲート電極用の導体膜8を積み
重ねる2層ゲート電極構造を完成させる。メモリセルM
Cの浮遊ゲート電極と制御ゲート電極とは完全に絶縁さ
れている。
【0032】また、周辺回路領域においては、各MOS
のゲート電極10n,10pを完成させる。各ゲート電
極10n,10pにおいては、導体膜3と導体膜8とが
コンタクトホールSCを通じて電気的に接続されてい
る。
【0033】次に、図13に示すように、それぞれのM
OSの相対的に不純物濃度の低い半導体領域11na,
11paをそれぞれ別々に形成する。半導体領域11n
aには、たとえばヒ素が導入され、半導体領域11pa
には、たとえばホウ素が導入されている。続いて、半導
体基板1の主面上に、たとえば酸化シリコンからなる絶
縁膜をCVD法等によって堆積した後、これを異方性の
ドライエッチング法等によってエッチバックすることに
より、ゲート電極10n,10pの側面に絶縁膜12a
を形成する。なお、互いに隣接するワード線W間は、こ
の絶縁膜12aによって埋め込まれる。
【0034】次に、図14に示すように、それぞれのM
OSの相対的に不純物濃度の高い半導体領域11nb,
11pbをそれぞれ別々に形成する。半導体領域11n
bには、たとえばヒ素が導入され、半導体領域11pb
には、たとえばホウ素が導入されている。これにより、
nMOSQLnのソース・ドレイン用の一対のn型半導
体領域11nおよびpMOSQLpのソース・ドレイン
用の一対のp型半導体領域11pをそれぞれ形成する。
【0035】次に、図15に示すように、半導体基板1
上に、たとえば酸化シリコンからなる絶縁膜12bをC
VD法等によって堆積した後、その絶縁膜12bに、半
導体基板1の一部(各MOSのソース・ドレイン領
域)、ワード線Wの一部および所定のMOSのゲート電
極の一部が露出するようなコンタクトホールCON1を
フォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術に
よって穿孔する。続いて、その半導体基板1上に、たと
えばタングステン等のような金属膜をスパッタリング法
等によって堆積した後、これをフォトリソグラフィ技術
およびドライエッチング技術によってパターニングする
ことにより、第1層配線L1を形成する。第1層配線L
1は、コンタクトホールCON1を通じて各MOSのソ
ース・ドレイン用の一対の半導体領域、ゲート電極およ
びワード線Wと適宜電気的に接続されている。
【0036】次に、図16に示すように、半導体基板1
上に、たとえば酸化シリコンからなる絶縁膜12cをC
VD法等によって堆積した後、その絶縁膜12cに第1
層配線L1の一部が露出するようなスルーホールTH1
をフォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術
によって穿孔する。続いて、その半導体基板1上に、た
とえばタングステン等のような金属膜をスパッタリング
法やCVD法等によって堆積した後、これをスルーホー
ルTH1内のみに残るようにCMP法等によって研磨す
ることにより、スルーホールTH1内にプラグ13を形
成する。その後、半導体基板1上に、たとえば窒化チタ
ン、アルミニウムおよび窒化チタンを下層から順にスパ
ッタリング法等によって堆積した後、これをフォトリソ
グラフィ技術およびドライエッチング技術によってパタ
ーニングすることにより、第2層配線L2(メインビッ
ト線を含む)を形成する。第2層配線L2はプラグ13
を通じて第1層配線L1と電気的に接続されている。
【0037】次に、図17に示すように半導体基板1上
に、たとえば酸化シリコンからなる絶縁膜12dをCV
D法等によって堆積した後、その絶縁膜12dに第2層
配線L2の一部が露出するようなスルーホールTH2を
上記スルーホールTH1と同様に穿孔する。続いて、上
記プラグ13と同様にして、そのスルーホールTH2内
にタングステン等からなるプラグ14を形成した後、半
導体基板1上に、第2層配線L2と同様に、たとえば窒
化チタン、アルミニウムおよび窒化チタンの積層膜から
なる第3層配線L3を形成する。第3層配線L3はプラ
グ14を通じて第2層配線L2と電気的に接続されてい
る。その後、半導体基板1上に、表面保護膜を形成した
後、その一部に第3層配線L3の一部が露出するような
開口部を形成してボンディングパッドを形成することに
より、フラッシュメモリを製造する。
【0038】このように、本実施の形態によれば、前記
図8に示す工程において、CMP法を用いた絶縁膜6の
研磨の進み具合がメモリアレイと周辺回路領域とでほぼ
同じとなり、メモリアレイの中央部および周辺部におけ
る絶縁膜6をほぼ同じ厚さとすることができる。これに
より、メモリアレイ内における絶縁膜6の厚さのばらつ
きが低減できるので、メモリセルのカップリング比が均
一となることから、メモリセルの書き込み後のしきい値
電圧のばらつきが小さくなり、書き込み電圧のパルス時
間を短縮することができる。
【0039】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでも
ない。
【0040】たとえば、前記実施の形態では、フラッシ
ュメモリの浮遊ゲート電極用の下層導体膜の周囲を埋め
込む絶縁膜のCMP工程に適用した場合について説明し
たが、シニングが生じやすい高密度パターンの周囲を埋
め込む絶縁膜、導体膜または金属膜等のいかなるCMP
工程にも適用することができる。
【0041】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以
下のとおりである。
【0042】フラッシュメモリを有する半導体集積回路
装置において、メモリセルのしきい値電圧のばらつきを
抑えることにより書き込み電圧のパルス時間を短縮する
ことができるので、書き込み速度の向上を図ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態であるフラッシュメモリ
の製造方法の一例を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
【図2】本発明の一実施の形態であるフラッシュメモリ
の製造方法の一例を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
【図3】本発明の一実施の形態であるフラッシュメモリ
の製造方法の一例を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
【図4】本発明の一実施の形態であるフラッシュメモリ
の製造方法の一例を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
【図5】フォトレジストパターンの一例を示すパターン
平面図である。
【図6】フォトレジストパターンの他の例を示すパター
ン平面図である。
【図7】フォトレジストパターンの他の例を示すパター
ン平面図である。
【図8】本発明の一実施の形態であるフラッシュメモリ
の製造方法の一例を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
【図9】本発明の一実施の形態であるフラッシュメモリ
の製造方法の一例を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
【図10】本発明の一実施の形態であるフラッシュメモ
リの製造方法の一例を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
【図11】本発明の一実施の形態であるフラッシュメモ
リの製造方法の一例を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
【図12】本発明の一実施の形態であるフラッシュメモ
リの製造方法の一例を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
【図13】本発明の一実施の形態であるフラッシュメモ
リの製造方法の一例を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
【図14】本発明の一実施の形態であるフラッシュメモ
リの製造方法の一例を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
【図15】本発明の一実施の形態であるフラッシュメモ
リの製造方法の一例を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
【図16】本発明の一実施の形態であるフラッシュメモ
リの製造方法の一例を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
【図17】本発明の一実施の形態であるフラッシュメモ
リの製造方法の一例を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 ゲート絶縁膜(第1の絶縁膜) 3 導体膜 3a 下層導体膜 3b 上層導体膜 4 絶縁膜 5S n型半導体領域 5D n型半導体領域 6 絶縁膜(第2の絶縁膜) 7 層間膜(第3の絶縁膜) 8 導体膜 8a 下層導体膜 8b 上層導体膜 9 キャップ絶縁膜 10n ゲート電極 10p ゲート電極 11n n型半導体領域 11na 半導体領域 11nb 半導体領域 11p p型半導体領域 11pa 半導体領域 11pb 半導体領域 12a 絶縁膜 12b 絶縁膜 12c 絶縁膜 12d 絶縁膜 13 プラグ 14 プラグ STI 分離部 NWm 埋め込みnウェル NWp nウェル PWm pウェル PWp pウェル PR1 フォトレジストパターン PR1a 矩形レジストパターン PR1b ドットパターン PR1c 矩形レジストパターン PR2 フォトレジストパターン PR3 フォトレジストパターン PR4 フォトレジストパターン SW 半導体チップ MA メモリマット SC コンタクトホール MC メモリセル W ワード線 QLn nMOS QLp pMOS CON1 コンタクトホール TH1 スルーホール TH2 スルーホール L1 第1層配線 L2 第2層配線 L3 第3層配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F083 EP05 EP23 EP55 EP56 ER22 GA01 JA04 JA35 JA36 JA39 JA40 MA06 MA16 MA19 PR03 PR06 PR40 PR43 PR44 PR46 PR53 PR54 PR56 ZA05 ZA06 5F101 BA03 BA05 BA07 BA12 BA29 BA36 BB05 BD24 BD27 BD35 BD36 BE07 BH14 BH19 BH21

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板に行列状に配置された複数の
    不揮発性メモリセルを有し、各列において複数の不揮発
    性メモリセルのソース・ドレイン領域が互いに並列接続
    され、ワード線が不揮発性メモリセルのゲート長方向に
    延在するメモリアレイ構成のフラッシュメモリを形成す
    る半導体集積回路装置の製造方法であって、(a)前記
    半導体基板の主面上に分離領域を形成する工程と、
    (b)前記半導体基板の表面に第1の絶縁膜を形成する
    工程と、(c)前記半導体基板上に堆積した浮遊ゲート
    電極用の下層導体膜をゲート幅方向に沿って加工する工
    程と、(d)前記ソース・ドレイン領域を形成する工程
    と、(e)前記半導体基板上に第2の絶縁膜を堆積した
    後、レジストパターンによってメモリマット上のほぼ全
    体を覆い、そこから露出する前記第2の絶縁膜をエッチ
    ングにより薄く加工する工程と、(f)前記第2の絶縁
    膜をCMP法で研磨して、前記半導体基板の主面上の窪
    み内を前記第2の絶縁膜で埋める工程と、(g)前記半
    導体基板上に堆積した浮遊ゲート電極用の上層導体膜を
    ゲート幅方向に沿って加工する工程と、(h)前記半導
    体基板上に第3の絶縁膜を堆積した後、前記半導体基板
    上に堆積した制御ゲート電極用の導体膜を加工し、続い
    て前記浮遊ゲート電極用の上層および下層導体膜をゲー
    ト長方向に沿って加工する工程とを有することを特徴と
    する半導体集積回路装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 半導体基板に行列状に配置された複数の
    不揮発性メモリセルを有し、各列において複数の不揮発
    性メモリセルのソース・ドレイン領域が互いに並列接続
    され、ワード線が不揮発性メモリセルのゲート長方向に
    延在するメモリアレイ構成のフラッシュメモリを形成す
    る半導体集積回路装置の製造方法であって、(a)前記
    半導体基板の主面上に分離領域を形成する工程と、
    (b)前記半導体基板の表面に第1の絶縁膜を形成する
    工程と、(c)前記半導体基板上に堆積した浮遊ゲート
    電極用の下層導体膜をゲート幅方向に沿って加工する工
    程と、(d)前記ソース・ドレイン領域を形成する工程
    と、(e)前記半導体基板上に第2の絶縁膜を堆積した
    後、メモリマットの反転パターンで形成される矩形のレ
    ジストパターンによってメモリマット上を覆い、そこか
    ら露出する前記第2の絶縁膜をエッチングにより薄く加
    工する工程と、(f)前記第2の絶縁膜をCMP法で研
    磨して、前記半導体基板の主面上の窪み内を前記第2の
    絶縁膜で埋める工程と、(g)前記半導体基板上に堆積
    した浮遊ゲート電極用の上層導体膜をゲート幅方向に沿
    って加工する工程と、(h)前記半導体基板上に第3の
    絶縁膜を堆積した後、前記半導体基板上に堆積した制御
    ゲート電極用の導体膜を加工し、続いて前記浮遊ゲート
    電極用の上層および下層導体膜をゲート長方向に沿って
    加工する工程とを有することを特徴とする半導体集積回
    路装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 半導体基板に行列状に配置された複数の
    不揮発性メモリセルを有し、各列において複数の不揮発
    性メモリセルのソース・ドレイン領域が互いに並列接続
    され、ワード線が不揮発性メモリセルのゲート長方向に
    延在するメモリアレイ構成のフラッシュメモリを形成す
    る半導体集積回路装置の製造方法であって、(a)前記
    半導体基板の主面上に分離領域を形成する工程と、
    (b)前記半導体基板の表面に第1の絶縁膜を形成する
    工程と、(c)前記半導体基板上に堆積した浮遊ゲート
    電極用の下層導体膜をゲート幅方向に沿って加工する工
    程と、(d)前記ソース・ドレイン領域を形成する工程
    と、(e)前記半導体基板上に第2の絶縁膜を堆積した
    後、相対的に大きい矩形パターンと、その周囲に配置さ
    れた相対的に小さい複数のドットパターンとからなるレ
    ジストパターンによってメモリマット上を覆い、そこか
    ら露出する前記第2の絶縁膜をエッチングにより薄く加
    工する工程と、(f)前記第2の絶縁膜をCMP法で研
    磨して、前記半導体基板の主面上の窪み内を前記第2の
    絶縁膜で埋める工程と、(g)前記半導体基板上に堆積
    した浮遊ゲート電極用の上層導体膜をゲート幅方向に沿
    って加工する工程と、(h)前記半導体基板上に第3の
    絶縁膜を堆積した後、前記半導体基板上に堆積した制御
    ゲート電極用の導体膜を加工し、続いて前記浮遊ゲート
    電極用の上層および下層導体膜をゲート長方向に沿って
    加工する工程とを有することを特徴とする半導体集積回
    路装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 半導体基板に行列状に配置された複数の
    不揮発性メモリセルを有し、各列において複数の不揮発
    性メモリセルのソース・ドレイン領域が互いに並列接続
    され、ワード線が不揮発性メモリセルのゲート長方向に
    延在するメモリアレイ構成のフラッシュメモリを形成す
    る半導体集積回路装置の製造方法であって、(a)前記
    半導体基板の主面上に分離領域を形成する工程と、
    (b)前記半導体基板の表面に第1の絶縁膜を形成する
    工程と、(c)前記半導体基板上に堆積した浮遊ゲート
    電極用の下層導体膜をゲート幅方向に沿って加工する工
    程と、(d)前記ソース・ドレイン領域を形成する工程
    と、(e)前記半導体基板上に第2の絶縁膜を堆積した
    後、メモリマットの反転パターンで形成される矩形のレ
    ジストパターンによってメモリマット上を覆い、そこか
    ら露出する前記第2の絶縁膜をエッチングにより薄く加
    工する工程と、(f)前記第2の絶縁膜をCMP法で研
    磨して、前記半導体基板の主面上の窪み内を前記第2の
    絶縁膜で埋める工程と、(g)前記半導体基板上に堆積
    した浮遊ゲート電極用の上層導体膜をゲート幅方向に沿
    って加工する工程と、(h)前記半導体基板上に第3の
    絶縁膜を堆積した後、前記半導体基板上に堆積した制御
    ゲート電極用の導体膜を加工し、続いて前記浮遊ゲート
    電極用の上層および下層導体膜をゲート長方向に沿って
    加工する工程とを有し、前記矩形のレジストパターン
    は、前記メモリマットの外周から1〜10ビット程度の
    不揮発性メモリセルを除いて、前記メモリマット上を覆
    うことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 半導体基板に行列状に配置された複数の
    不揮発性メモリセルを有し、各列において複数の不揮発
    性メモリセルのソース・ドレイン領域が互いに並列接続
    され、ワード線が不揮発性メモリセルのゲート長方向に
    延在するメモリアレイ構成のフラッシュメモリを形成す
    る半導体集積回路装置の製造方法であって、(a)前記
    半導体基板の主面上に分離領域を形成する工程と、
    (b)前記半導体基板の表面に第1の絶縁膜を形成する
    工程と、(c)前記半導体基板上に堆積した浮遊ゲート
    電極用の下層導体膜をゲート幅方向に沿って加工する工
    程と、(d)前記ソース・ドレイン領域を形成する工程
    と、(e)前記半導体基板上に第2の絶縁膜を堆積した
    後、相対的に大きい矩形パターンと、その周囲に配置さ
    れた相対的に小さい複数のドットパターンとからなるレ
    ジストパターンによってメモリマット上を覆い、そこか
    ら露出する前記第2の絶縁膜をエッチングにより薄く加
    工する工程と、(f)前記第2の絶縁膜をCMP法で研
    磨して、前記半導体基板の主面上の窪み内を前記第2の
    絶縁膜で埋める工程と、(g)前記半導体基板上に堆積
    した浮遊ゲート電極用の上層導体膜をゲート幅方向に沿
    って加工する工程と、(h)前記半導体基板上に第3の
    絶縁膜を堆積した後、前記半導体基板上に堆積した制御
    ゲート電極用の導体膜を加工し、続いて前記浮遊ゲート
    電極用の上層および下層導体膜をゲート長方向に沿って
    加工する工程とを有し、前記ドットパターンは、前記メ
    モリマットの外周に近づくにつれて徐々にお互いの間隔
    を広げて配置されることを特徴とする半導体集積回路装
    置の製造方法。
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