JP2003068895A - Method for manufacturing semiconductor storage device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor storage device

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JP2003068895A
JP2003068895A JP2001259743A JP2001259743A JP2003068895A JP 2003068895 A JP2003068895 A JP 2003068895A JP 2001259743 A JP2001259743 A JP 2001259743A JP 2001259743 A JP2001259743 A JP 2001259743A JP 2003068895 A JP2003068895 A JP 2003068895A
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JP
Japan
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electrode layer
oxide film
gate electrode
film
metal electrode
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Application number
JP2001259743A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsumasa Higuchi
光誠 樋口
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a semiconductor storage device capable of reducing a margin fault due to shorting of metal wiring and the high resistance of a gate electrode by preventing a metal electrode from being oxidized in a heat treating step at the time of forming a sidewall of a gate electrode. SOLUTION: The method for manufacturing the semiconductor storage device comprises the steps of forming a nitride film 113 on an upper layer of a metal electrode layer 111 on a gate electrode layer, and removing a gate oxide film 106 under etching conditions in which an etching rate of the nitride film 113 is slower than that of the film 106 in a source region forming step. Thus, since the nitride film 113 is retained on the metal electrode layer even when the film 106 is removed in the source region forming step, the metal electrode layer 111 can be prevented from being oxidized in the later heat treating step.

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】この発明は、自己整合型のソ
ース領域形成方法を利用した半導体記憶装置の製造方法
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor memory device using a self-aligned source region forming method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、EPROM、EEPROM、フラ
ッシュメモリ等の不揮発性のメモリにおいては、セル面
積の増大を抑えるために、自身のゲート電極をマスクと
して利用して複数のメモリセルの共通ソース領域を形成
する自己整合型のソース形成方法(セルフアラインソー
ス)が用いられてきた。セルフアラインソース工程にお
いては、ゲート電極形成後、ドレイン領域は被覆されソ
ース領域のみ露出されるようにパターニングされたセル
フアラインソース用のフォトレジストパターンを用いて
エッチングを行うことにより、ソース領域側の素子分離
酸化膜を除去して共通ソース領域を形成する。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a non-volatile memory such as an EPROM, an EEPROM and a flash memory, in order to suppress an increase in cell area, its own gate electrode is used as a mask to form a common source region of a plurality of memory cells. A self-aligned source forming method (self-aligned source) has been used. In the self-aligned source process, after the gate electrode is formed, etching is performed using a photoresist pattern for a self-aligned source, which is patterned so that the drain region is covered and only the source region is exposed. The isolation oxide film is removed to form a common source region.

【0003】図12を参照して、フラッシュメモリを製
造するための従来のウエハプロセスフローを説明する。
なお、ここでは、ゲート電極(フローティングゲート1
07+層間絶縁膜109+コントロールゲート110)
上に、ゲート電極の抵抗を下げるための金属電極層(例
えばタングステンシリサイドWSi2)111を形成し
た後の製造方法を説明し、それ以前の製造工程の説明は
省略する。
A conventional wafer process flow for manufacturing a flash memory will be described with reference to FIG.
Note that here, the gate electrode (floating gate 1
07 + interlayer insulating film 109 + control gate 110)
The manufacturing method after forming the metal electrode layer (for example, tungsten silicide WSi 2 ) 111 for lowering the resistance of the gate electrode will be described above, and the description of the manufacturing steps before that will be omitted.

【0004】金属電極層111上に、CVD法を用いて
酸化膜112を形成し、酸化膜112上に、フォトレジ
ストを均一に塗布した後、写真製版を行うことでゲート
電極のレジストパターン114を形成する(図12
(a))。次いで、フローティングゲート107、層間
絶縁膜109、コントロールゲート110、金属電極層
111、酸化膜112をエッチングして、ゲート電極パ
ターンを形成し、レジストパターン114を除去する。
次いで、得られたゲート電極パターンをマスクにして、
ウエハ(シリコン基板)101の表面にイオン注入する
ことにより、フラッシュメモリのソース領域134s、
ドレイン領域134dを形成する(図12(b))。
An oxide film 112 is formed on the metal electrode layer 111 by the CVD method, a photoresist is uniformly applied on the oxide film 112, and then photolithography is performed to form a resist pattern 114 for the gate electrode. Form (Fig. 12
(A)). Next, the floating gate 107, the interlayer insulating film 109, the control gate 110, the metal electrode layer 111, and the oxide film 112 are etched to form a gate electrode pattern, and the resist pattern 114 is removed.
Then, using the obtained gate electrode pattern as a mask,
By implanting ions into the surface of the wafer (silicon substrate) 101, the source region 134s of the flash memory,
The drain region 134d is formed (FIG. 12B).

【0005】次いで、ゲート電極パターンをマスクとし
て利用してフラッシュメモリの共通ソース部分を自己整
合的に形成するために、ゲートの約半分の部分まで、写
真製版でレジストパターン115を形成し、ソース領域
となる部分について、イオン注入するとともに、ウエハ
101表面上のゲート酸化膜106および素子分離酸化
膜(図示せず)をドライエッチングにより除去する(図
12(c))。
Next, in order to form the common source portion of the flash memory in a self-aligned manner by using the gate electrode pattern as a mask, a resist pattern 115 is formed by photolithography up to about half of the gate, and the source region is formed. The gate oxide film 106 and the element isolation oxide film (not shown) on the surface of the wafer 101 are removed by dry etching while ion implantation is performed on the portion to be the target (FIG. 12C).

【0006】この後、レジストパターン115を除去
し、900℃前後でN2とO2で熱処理することにより、
フラッシュメモリのソース/ドレインの拡散を行うとと
もに、フラッシュメモリの側壁部116を形成する(図
12(d))。
After that, the resist pattern 115 is removed, and heat treatment is performed at about 900 ° C. with N 2 and O 2 ,
The source / drain of the flash memory is diffused, and the side wall portion 116 of the flash memory is formed (FIG. 12D).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来技術では、自身のゲート電極を利用してソース領域を
自己整合的に形成する際、素子分離酸化膜およびゲート
酸化膜106のエッチング時に、ゲート電極上のレジス
トパターン115が設けられていない部分の酸化膜11
2が除去されてしまい、ソース近傍の金属電極層111
が剥き出しになる領域ができてしまうといった問題があ
った(図12(c)の(1)の部分)。金属電極層11
1が剥き出しになると、図13の拡大断面図に示すよう
に、後の熱処理工程で、剥き出しになった金属電極層1
11がO2ガスで酸化されやすくなり、金属電極層11
1が膨張するため、メタル配線下地の段差が生じ、メタ
ル配線のショートを起こすといった問題があった。ま
た、金属電極層111の抵抗値が増大するため、ゲート
電極の高抵抗化によるマージン不良を引き起こすといっ
た問題があった。
However, according to this conventional technique, when the source region is formed in a self-aligned manner by utilizing its own gate electrode, the gate electrode is etched when the element isolation oxide film and the gate oxide film 106 are etched. The oxide film 11 in the portion where the upper resist pattern 115 is not provided
2 is removed, and the metal electrode layer 111 near the source is removed.
However, there is a problem that a bare area is formed (portion (1) in FIG. 12C). Metal electrode layer 11
1 is exposed, as shown in the enlarged cross-sectional view of FIG. 13, the metal electrode layer 1 exposed in the subsequent heat treatment step.
11 is easily oxidized by O 2 gas, and the metal electrode layer 11
Since 1 expands, there is a problem that a step is formed on the base of the metal wiring, causing a short circuit of the metal wiring. In addition, since the resistance value of the metal electrode layer 111 is increased, there is a problem that a high resistance of the gate electrode causes a margin failure.

【0008】この発明は上記に鑑みてなされたものであ
って、ゲート電極の熱処理工程で、ゲート電極上に設け
られた金属電極層が酸化されるのを防止して、メタル配
線のショートおよびゲート電極の高抵抗化によるマージ
ン不良を低減することのできる半導体記憶装置の製造方
法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above, and prevents the metal electrode layer provided on the gate electrode from being oxidized in the heat treatment process of the gate electrode, thereby short-circuiting the metal wiring and the gate. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor memory device capable of reducing margin failure due to high resistance of electrodes.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】半導体基板上に、ゲート
電極パターンを形成するゲート電極パターン形成工程
と、前記ゲート電極パターンをマスクとして、ソース領
域となるべき半導体基板の表面から酸化膜をエッチング
して除去することにより、セルフアラインソースを形成
するセルフアラインソース形成工程と、前記半導体基板
を熱処理する熱処理工程と、を含む半導体の製造方法に
おいて、前記ゲート電極パターンは、ゲート電極層上に
金属電極層を有しており、前記金属電極層の上層に窒化
膜を設けることを特徴とする。
A step of forming a gate electrode pattern on a semiconductor substrate, and an oxide film is etched from the surface of the semiconductor substrate to be a source region using the gate electrode pattern as a mask. In the method of manufacturing a semiconductor, including a self-aligned source forming step of forming a self-aligned source by removing the metal electrode on the gate electrode layer, and a heat treatment step of heat treating the semiconductor substrate. And a nitride film is provided on the metal electrode layer.

【0010】この発明によれば、ゲート電極上の金属電
極層の上層に窒化膜を形成することにより、後のセルフ
アラインソース形成工程で、ゲート電極部分と酸化膜と
のエッチングによる選択比を上げることができるため、
ソース領域となるべき半導体基板の表面から酸化膜を除
去した後も、金属電極層上の窒化膜を残すことができ
る。このため、酸化膜エッチング後もゲート電極上の金
属電極層が剥き出しにならず、後の熱処理工程で、金属
電極層が酸化されるのを防止することができる。
According to the present invention, by forming the nitride film on the metal electrode layer on the gate electrode, the selectivity of the gate electrode portion and the oxide film by etching is increased in the subsequent self-aligned source forming step. Because you can
Even after the oxide film is removed from the surface of the semiconductor substrate to be the source region, the nitride film on the metal electrode layer can be left. Therefore, the metal electrode layer on the gate electrode is not exposed even after the oxide film is etched, and it is possible to prevent the metal electrode layer from being oxidized in the subsequent heat treatment step.

【0011】次の発明にかかる半導体記憶装置の製造方
法は、上記の発明において、前記セルフアラインソース
形成工程において、前記酸化膜より、前記窒化膜のほう
がエッチングレートが遅いエッチング条件で、前記酸化
膜を除去することを特徴とする。
In the method of manufacturing a semiconductor memory device according to the next invention, in the above invention, in the self-aligned source forming step, the oxide film is formed under an etching condition in which an etching rate of the nitride film is slower than that of the oxide film. Is removed.

【0012】この発明によれば、金属電極層の上層に窒
化膜を形成するとともに、ソース領域形成工程において
ゲート酸化膜より窒化膜のほうがエッチングレートが遅
いエッチング条件でゲート酸化膜を除去することによ
り、後のセルフアラインソース形成工程でゲート電極と
酸化膜とのエッチングによる選択比をより一層向上する
ことができる。
According to the present invention, the nitride film is formed on the upper layer of the metal electrode layer, and the gate oxide film is removed under the etching condition that the etching rate of the nitride film is slower than that of the gate oxide film in the source region forming step. In the subsequent self-aligned source forming step, the selection ratio by etching the gate electrode and the oxide film can be further improved.

【0013】次の発明にかかる半導体記憶装置の製造方
法は、上記の発明において、前記ゲート電極層は、フロ
ーティングゲート、絶縁膜およびコントロールゲートを
有することを特徴とする。
A semiconductor memory device manufacturing method according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the gate electrode layer has a floating gate, an insulating film and a control gate.

【0014】この発明によれば、ゲート電極層を、フロ
ーティングゲート、絶縁膜およびコントロールゲートを
含むように構成する。かかる構成により、フラッシュメ
モリが得られる。
According to the present invention, the gate electrode layer is configured to include the floating gate, the insulating film and the control gate. With this configuration, a flash memory can be obtained.

【0015】次の発明にかかる半導体記憶装置の製造方
法は、上記の発明において、前記金属電極層と前記窒化
膜との間に、保護酸化膜を設けることを特徴とする。
A method of manufacturing a semiconductor memory device according to the next invention is characterized in that, in the above invention, a protective oxide film is provided between the metal electrode layer and the nitride film.

【0016】この発明によれば、金属電極層と窒化膜と
の間に、さらに保護酸化膜を設けている。このため、金
属電極層と窒化膜との間で生じるストレスを防止するこ
とができ、トランジスタの電気特性の信頼性を向上する
ことができる。
According to the present invention, the protective oxide film is further provided between the metal electrode layer and the nitride film. Therefore, stress generated between the metal electrode layer and the nitride film can be prevented, and reliability of electric characteristics of the transistor can be improved.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、この
発明にかかる半導体記憶装置の製造方法の好適な実施の
形態を詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of a method for manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

【0018】図1〜11は、この発明の実施の形態であ
る半導体記憶装置(NOR型フラッシュメモリ)の製造
方法を示す工程断面図である。
1 to 11 are process sectional views showing a method of manufacturing a semiconductor memory device (NOR flash memory) according to an embodiment of the present invention.

【0019】図1はレジストパターン104形成後にお
けるウエハを示す図であり、図1(a)は平面図、
(b)は(a)のA−A´断面図、(c)は(a)のB
−B´断面図である。また、図1〜図11の各左側には
断面位置を示すA−A´、B−B´を付している。ま
た、図1〜11において、ウエハ上の図示左側の領域
は、フラッシュメモリの制御回路が作成される領域であ
り、この領域についての説明は省略する。まず、図1に
示すように、ウエハ101の主面上に、800〜900
℃程度のH22等のガスで酸化膜(SiO2)102を
形成する。その上にCVD法を用いて窒化膜103を形
成する。その後、活性領域と素子分離領域を選択酸化さ
せるためのレジストパターン104を写真製版にて形成
する。
FIG. 1 is a view showing the wafer after formation of the resist pattern 104, and FIG. 1 (a) is a plan view.
(B) is a cross-sectional view taken along the line AA 'of (a), (c) is B of (a).
It is a -B 'sectional view. Further, AA ′ and BB ′ indicating the cross-sectional position are attached to the left side of each of FIGS. 1 to 11. In addition, in FIGS. 1 to 11, the area on the left side on the wafer is an area in which a control circuit of the flash memory is created, and a description of this area will be omitted. First, as shown in FIG. 1, 800 to 900 are formed on the main surface of the wafer 101.
An oxide film (SiO 2 ) 102 is formed with a gas such as H 2 O 2 at about ° C. A nitride film 103 is formed thereon by using the CVD method. After that, a resist pattern 104 for selectively oxidizing the active region and the element isolation region is formed by photolithography.

【0020】レジストパターン104をマスクにして、
CF4等のガスで、素子分離領域105となる部分の酸
化膜102および窒化膜103をエッチングする。エッ
チング後、不要となったレジストパターン104を除去
するとともに、ウエハ上の不純物を洗浄する。洗浄後の
ウエハを酸化炉に入れ、耐酸化性をもつ窒化膜103を
マスクにして、ウエハ101の表面に比較的厚いシリコ
ン酸化膜を選択的に酸化成長させ、素子分離領域105
を形成する。残っている窒化膜103をホットリン酸を
用いて除去する。図2は素子分離領域105形成後にお
けるウエハを示す図である。
Using the resist pattern 104 as a mask,
The oxide film 102 and the nitride film 103 in the portion to be the element isolation region 105 are etched with a gas such as CF 4 . After etching, the unnecessary resist pattern 104 is removed and impurities on the wafer are washed. The cleaned wafer is placed in an oxidation furnace, and a relatively thick silicon oxide film is selectively oxidized and grown on the surface of the wafer 101 by using the nitride film 103 having oxidation resistance as a mask to form the element isolation region 105.
To form. The remaining nitride film 103 is removed using hot phosphoric acid. FIG. 2 is a view showing the wafer after the formation of the element isolation region 105.

【0021】次いで、イオン注入法により、フラッシュ
メモリ部にウエル132を形成する。また、スレッシュ
ホールド電圧を決定するチャネルドープのためのイオン
注入を行う(図3)。133はボトムウエルである。
Next, the well 132 is formed in the flash memory portion by the ion implantation method. Also, ion implantation for channel doping that determines the threshold voltage is performed (FIG. 3). 133 is a bottom well.

【0022】レジストパターン104を剥離してから、
ウエハ101表面に残った酸化膜102をフッ酸溶液で
除去したあと、700℃〜900℃、H22ガス等のガ
スでフラッシュメモリのゲート酸化膜106を全面に形
成する。その後、CVD法を用いてP(リン)をドープ
したSi膜107を全面に形成する。当該Si膜107
はフラッシュメモリのフローティングゲートとなる。次
いで、フラッシュメモリのフローティングゲートとなる
部分を残すためのレジストパターン108を写真製版に
て形成する。図4は、レジストパターン108形成後に
おけるウエハを示す図である。
After removing the resist pattern 104,
After removing the oxide film 102 remaining on the surface of the wafer 101 with a hydrofluoric acid solution, a gate oxide film 106 of the flash memory is formed on the entire surface with a gas such as H 2 O 2 gas at 700 ° C. to 900 ° C. After that, a P (phosphorus) -doped Si film 107 is formed on the entire surface by the CVD method. The Si film 107
Is the floating gate of the flash memory. Next, a resist pattern 108 for leaving a portion to be a floating gate of the flash memory is formed by photolithography. FIG. 4 is a diagram showing the wafer after the resist pattern 108 is formed.

【0023】レジストパターン108を形成した後、C
4等のガスでSi膜107のエッチングをおこない、
レジストパターン108を除去する。この結果、図5に
示すようにフローティングゲートパターン107が形成
される。
After forming the resist pattern 108, C
The Si film 107 is etched with a gas such as F 4 .
The resist pattern 108 is removed. As a result, the floating gate pattern 107 is formed as shown in FIG.

【0024】次に図6に示すように、フローティングゲ
ート107および素子分離領域105上にフラッシュメ
モリの層間絶縁膜109を形成する。層間絶縁膜109
は、酸化法、CVD法等により形成することができる。
層間絶縁膜109上に、CVD法を用いて、リンやヒ素
などのN型の導電型不純物をドープした多結晶シリコン
膜を形成する。このリン等をドープした多結晶シリコン
膜は、コントロールゲート110となる。リン等をドー
プした多結晶シリコン膜110上に、ゲート電極の抵抗
値を下げるための金属電極層111(WSi2等)をス
パッタリング、CVD法等により形成する。そして、金
属電極層111上に、CVD法を用いて、保護酸化膜1
12および窒化膜113を形成する。窒化膜113を設
けることにより、後の工程でゲート電極のエッチングに
よる選択比を上げることができる。また、金属電極層1
11と窒化膜113との間に、保護酸化膜112を設け
ることにより、金属電極層111と窒化膜113との間
で生じるストレスを防止することができ、トランジスタ
の電気特性の信頼性を向上することができる。次いで、
窒化膜113上に、所望のゲート電極パターンを得るた
めのレジストパターン114を写真製版にて形成する。
Next, as shown in FIG. 6, an interlayer insulating film 109 of the flash memory is formed on the floating gate 107 and the element isolation region 105. Interlayer insulating film 109
Can be formed by an oxidation method, a CVD method, or the like.
A polycrystalline silicon film doped with an N-type conductivity type impurity such as phosphorus or arsenic is formed on the interlayer insulating film 109 by the CVD method. The polycrystalline silicon film doped with phosphorus or the like becomes the control gate 110. On the polycrystalline silicon film 110 doped with phosphorus or the like, a metal electrode layer 111 (WSi 2 or the like) for lowering the resistance value of the gate electrode is formed by sputtering, CVD method or the like. Then, the protective oxide film 1 is formed on the metal electrode layer 111 by the CVD method.
12 and the nitride film 113 are formed. Providing the nitride film 113 can increase the selection ratio by etching the gate electrode in a later step. In addition, the metal electrode layer 1
11 is provided between the nitride film 113 and the nitride film 113, the stress generated between the metal electrode layer 111 and the nitride film 113 can be prevented, and the reliability of the electrical characteristics of the transistor is improved. be able to. Then
A resist pattern 114 for obtaining a desired gate electrode pattern is formed on the nitride film 113 by photolithography.

【0025】このレジストパターン114を利用して、
CF4等のガスを用いて、窒化膜113の異方性エッチ
ングを行う。レジストパターン114を除去した後、残
された窒化膜113のパターンをマスクとして、保護酸
化膜112、金属電極層111、コントロールゲート層
110、層間絶縁膜109およびフローティングゲート
107のエッチングをおこない、ゲート電極パターンを
形成する。次いで、得られたゲート電極パターンをマス
クにして、ウエハ101の表面にイオン注入することに
より、フラッシュメモリのソース領域134s、ドレイ
ン領域134dを形成する。図7は、イオン注入後のウ
エハの断面図を示している。
By utilizing this resist pattern 114,
Anisotropic etching of the nitride film 113 is performed using a gas such as CF 4 . After removing the resist pattern 114, the protective oxide film 112, the metal electrode layer 111, the control gate layer 110, the interlayer insulating film 109, and the floating gate 107 are etched using the remaining pattern of the nitride film 113 as a mask to form the gate electrode. Form a pattern. Then, using the obtained gate electrode pattern as a mask, ions are implanted into the surface of the wafer 101 to form a source region 134s and a drain region 134d of the flash memory. FIG. 7 shows a cross-sectional view of the wafer after ion implantation.

【0026】ゲート電極パターンをマスクとして利用し
て、フラッシュメモリのソース部分を自己整合的に形成
するために、コントロールゲートの約半分の部分まで、
写真製版でレジストパターン115を形成し、ドレイン
領域は被覆されソース領域のみ露出されるようにする。
次いで、このセルフアラインソース用のレジストパター
ン115を用いてエッチングを行い、CF4等のガスで
ソース領域に残存している素子分離領域105およびゲ
ート酸化膜106を除去して、ウエハ101を露出させ
る。ウエハ101が露出したソース領域134sについ
てイオン注入を行うことにより、共通ソース領域を形成
する。図8は共通ソース領域を形成した後のウエハの断
面図を示している。
In order to form the source portion of the flash memory in a self-aligned manner by using the gate electrode pattern as a mask, up to about half the control gate,
A resist pattern 115 is formed by photolithography so that the drain region is covered and only the source region is exposed.
Then, etching is performed using the resist pattern 115 for the self-aligned source to remove the element isolation region 105 and the gate oxide film 106 remaining in the source region with a gas such as CF 4 to expose the wafer 101. . A common source region is formed by performing ion implantation on the source region 134s where the wafer 101 is exposed. FIG. 8 shows a cross-sectional view of the wafer after forming the common source region.

【0027】本発明では、このエッチングに、素子分離
領域105およびゲート酸化膜106よりも窒化膜11
3の方がエッチングレートの遅い条件を適用することを
特徴とする。例えば、下記の組成を有するエッチングガ
スを用いてエッチングすることにより、窒化膜113の
エッチングレートをゲート酸化膜106より遅くするこ
とができる。
In the present invention, the nitride film 11 is used for this etching rather than the element isolation region 105 and the gate oxide film 106.
No. 3 is characterized in that the condition that the etching rate is slower is applied. For example, the etching rate of the nitride film 113 can be made slower than that of the gate oxide film 106 by etching using an etching gas having the following composition.

【0028】エッチングガス1 C58(10cc)+CO(20cc)+Ar(350
cc)+O2(5cc)
Etching gas 1 C 5 F 8 (10 cc) + CO (20 cc) + Ar (350
cc) + O 2 (5cc)

【0029】エッチングガス2 C46(10cc) +CO(20cc)+Ar(35
0cc)+O2(5cc)
Etching gas 2 C 4 F 6 (10 cc) + CO (20 cc) + Ar (35
0cc) + O 2 (5cc)

【0030】本発明では、ゲート酸化膜106よりも窒
化膜113の方がエッチングレートの遅い条件を適用す
るため、ゲート酸化膜106が除去された後も、金属電
極層111表面が剥き出しにならずに窒化膜113で保
護されている。このため、後の熱処理工程で、金属電極
層111が酸化されるのを防ぐことができる。
In the present invention, the condition that the nitride film 113 has a slower etching rate than the gate oxide film 106 is applied. Therefore, even after the gate oxide film 106 is removed, the surface of the metal electrode layer 111 is not exposed. And is protected by a nitride film 113. Therefore, it is possible to prevent the metal electrode layer 111 from being oxidized in the subsequent heat treatment step.

【0031】従来は、ゲート電極上に窒化膜113が設
けられていなかったため、ゲート酸化膜106のエッチ
ングで、レジストが設けられていない部分のゲート電極
上の酸化膜112が完全に除去されてしまい、ソース近
傍の金属電極層111が剥き出しになる領域が生じやす
かった(図12(c)の(1)の部分)。このため、後
の熱処理工程で、剥き出しになった金属電極層111が
2ガスで酸化されやすくなり(図13)、金属電極層
111が膨張して、メタル配線下地の段差が生じ、メタ
ル配線のショートを起こすといった問題や、酸化により
金属電極層111の抵抗値が増大するため、ゲート電極
の高抵抗化によるマージン不良を引き起こすといった問
題があった。本発明はこれらの問題を解決するものであ
る。
Conventionally, since the nitride film 113 is not provided on the gate electrode, the oxide film 112 on the gate electrode in the portion where the resist is not provided is completely removed by etching the gate oxide film 106. A region where the metal electrode layer 111 near the source was exposed was likely to occur (portion (1) in FIG. 12C). Therefore, in the subsequent heat treatment step, the bare metal electrode layer 111 is easily oxidized by O 2 gas (FIG. 13), the metal electrode layer 111 expands, and a step difference in the metal wiring base is generated, which causes a metal wiring. However, there is a problem in that the resistance value of the metal electrode layer 111 increases due to the oxidation, which causes a margin failure due to the increase in the resistance of the gate electrode. The present invention solves these problems.

【0032】レジストパターン115を除去したあと、
フラッシュメモリのソース/ドレインの拡散を行うとと
もに、フラッシュメモリの側壁に酸化膜116を形成す
るために、900℃前後でN2とO2で熱処理する(図
9)。このとき、図14に示すように、ソース領域の金
属電極層111表面は窒化膜113で保護されているた
めに、金属電極層111の酸化が起こりにくくなってい
る。
After removing the resist pattern 115,
In order to diffuse the source / drain of the flash memory and form an oxide film 116 on the sidewall of the flash memory, heat treatment is performed with N 2 and O 2 at around 900 ° C. (FIG. 9). At this time, as shown in FIG. 14, since the surface of the metal electrode layer 111 in the source region is protected by the nitride film 113, the metal electrode layer 111 is less likely to be oxidized.

【0033】次に、CVD法を用いて酸化膜117を形
成する。当該酸化膜117は、アルミニウム配線119
の下地となる。酸化膜117上に、アルミニウム配線と
コンタクトがなされるドレイン領域134dに、コンタ
クトホールを形成するためのレジストパターン118を
写真製版にて形成する(図10)。
Next, an oxide film 117 is formed by the CVD method. The oxide film 117 is formed of aluminum wiring 119.
It becomes the groundwork of. On the oxide film 117, a resist pattern 118 for forming a contact hole is formed by photolithography in the drain region 134d which is in contact with the aluminum wiring (FIG. 10).

【0034】レジストパターン118を利用して、酸化
膜117にコンタクトホール117aを開孔した後、レ
ジストパターン118を除去する。さらにウエハ全面に
スパッタリング法により、配線となるアルミニウム膜を
堆積し、写真製版により、アルミニウム配線119のパ
ターンを形成する。さらに、ウエハを保護するため、ア
ルミニウム配線119上にシリコン酸化膜等の表面保護
膜120を形成する(図11)。
A contact hole 117a is formed in the oxide film 117 using the resist pattern 118, and then the resist pattern 118 is removed. Further, an aluminum film to be wiring is deposited on the entire surface of the wafer by a sputtering method, and a pattern of aluminum wiring 119 is formed by photolithography. Further, in order to protect the wafer, a surface protection film 120 such as a silicon oxide film is formed on the aluminum wiring 119 (FIG. 11).

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ゲート電極上の金属電極層の上層に窒化膜を形成す
ることにより、後のセルフアラインソース形成工程で、
ゲート電極部分と酸化膜とのエッチングによる選択比を
上げることができるため、ソース領域となるべき半導体
基板の表面から酸化膜を除去した後も、金属電極層上の
窒化膜を残すことができる。このため、酸化膜エッチン
グ後もゲート電極上の金属電極層が剥き出しにならず、
後の熱処理工程で、金属電極層が酸化されるのを防止す
ることができる。
As described above, according to the present invention, by forming the nitride film on the metal electrode layer on the gate electrode, the self-aligned source forming step is performed later.
Since the selection ratio between the gate electrode portion and the oxide film can be increased by etching, the nitride film on the metal electrode layer can be left even after the oxide film is removed from the surface of the semiconductor substrate to be the source region. Therefore, the metal electrode layer on the gate electrode is not exposed even after the oxide film is etched,
It is possible to prevent the metal electrode layer from being oxidized in the subsequent heat treatment process.

【0036】つぎの発明によれば、金属電極層の上層に
窒化膜を形成するとともに、ソース領域形成工程におい
てゲート酸化膜より窒化膜のほうがエッチングレートが
遅いエッチング条件でゲート酸化膜を除去することによ
り、後のセルフアラインソース形成工程でゲート電極と
酸化膜とのエッチングによる選択比をより一層向上する
ことができる。
According to the next invention, the nitride film is formed on the upper layer of the metal electrode layer, and the gate oxide film is removed under the etching condition that the etching rate of the nitride film is slower than that of the gate oxide film in the source region forming step. As a result, it is possible to further improve the selection ratio by etching the gate electrode and the oxide film in the subsequent self-aligned source forming step.

【0037】つぎの発明によれば、ゲート電極層がフロ
ーティングゲート、絶縁膜およびコントロールゲートを
有するため、得られるトランジスタはフラッシュメモリ
となる。
According to the next invention, since the gate electrode layer has the floating gate, the insulating film and the control gate, the obtained transistor becomes a flash memory.

【0038】つぎの発明によれば、金属電極層と前記窒
化膜との間に、保護酸化膜を設けるため、金属電極層と
窒化膜との間で生じるストレスを防止することができ、
トランジスタの電気特性の信頼性を向上することができ
る。
According to the next invention, since the protective oxide film is provided between the metal electrode layer and the nitride film, the stress generated between the metal electrode layer and the nitride film can be prevented,
The reliability of electric characteristics of the transistor can be improved.

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

【図1】 本実施の形態の半導体記憶装置の製造方法を
示す工程断面図である。
FIG. 1 is a process cross-sectional view showing the method of manufacturing a semiconductor memory device of the present embodiment.

【図2】 本実施の形態の半導体記憶装置の製造方法を
示す工程断面図である。
FIG. 2 is a process cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor memory device of the present embodiment.

【図3】 本実施の形態の半導体記憶装置の製造方法を
示す工程断面図である。
FIG. 3 is a process cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor memory device of the present embodiment.

【図4】 本実施の形態の半導体記憶装置の製造方法を
示す工程断面図である。
FIG. 4 is a process cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor memory device of the present embodiment.

【図5】 本実施の形態の半導体記憶装置の製造方法を
示す工程断面図である。
FIG. 5 is a process cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor memory device of the present embodiment.

【図6】 本実施の形態の半導体記憶装置の製造方法を
示す工程断面図である。
FIG. 6 is a process cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor memory device of the present embodiment.

【図7】 本実施の形態の半導体記憶装置の製造方法を
示す工程断面図である。
FIG. 7 is a process cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor memory device of the present embodiment.

【図8】 本実施の形態の半導体記憶装置の製造方法を
示す工程断面図である。
FIG. 8 is a process cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor memory device of the present embodiment.

【図9】 本実施の形態の半導体記憶装置の製造方法を
示す工程断面図である。
FIG. 9 is a process cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor memory device of the present embodiment.

【図10】 本実施の形態の半導体記憶装置の製造方法
を示す工程断面図である。
FIG. 10 is a process cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor memory device of the present embodiment.

【図11】 本実施の形態の半導体記憶装置の製造方法
を示す工程断面図である。
FIG. 11 is a process cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor memory device of the present embodiment.

【図12】 従来の半導体記憶装置の製造方法を示す工
程断面図である。
FIG. 12 is a process sectional view showing the method of manufacturing the conventional semiconductor memory device.

【図13】 従来の半導体記憶装置の製造方法により得
られるフラッシュメモリの拡大断面図である。
FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view of a flash memory obtained by a conventional method for manufacturing a semiconductor memory device.

【図14】 本発明の半導体記憶装置の製造方法により
得られるフラッシュメモリの拡大断面図である。
FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view of a flash memory obtained by the method of manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 ウエハ、102 酸化膜、103 窒化膜、1
04 レジストパターン、105 素子分離領域、10
6 ゲート酸化膜、107 フローティングゲート(S
i膜)、108 レジストパターン、109 層間絶縁
膜、110 コントロールゲート(多結晶シリコン
膜)、111 金属電極層、112 保護酸化膜、11
3 窒化膜、114 レジストパターン、115 レジ
ストパターン、116 側壁部(酸化膜)、117 酸
化膜、117a コンタクトホール、118 レジスト
パターン、119 アルミニウム配線、120 表面保
護膜、132 ウエル、133 ボトムウエル、134
s ソース領域、134d ドレイン領域。
101 wafer, 102 oxide film, 103 nitride film, 1
04 resist pattern, 105 element isolation region, 10
6 gate oxide film, 107 floating gate (S
i film), 108 resist pattern, 109 interlayer insulating film, 110 control gate (polycrystalline silicon film), 111 metal electrode layer, 112 protective oxide film, 11
3 nitride film, 114 resist pattern, 115 resist pattern, 116 sidewall portion (oxide film), 117 oxide film, 117a contact hole, 118 resist pattern, 119 aluminum wiring, 120 surface protective film, 132 well, 133 bottom well, 134
s Source region, 134d Drain region.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に、ゲート電極パターンを
形成するゲート電極パターン形成工程と、 前記ゲート電極パターンをマスクとして、ソース領域と
なるべき半導体基板の表面から酸化膜をエッチングして
除去することにより、セルフアラインソースを形成する
セルフアラインソース形成工程と、 前記半導体基板を熱処理する熱処理工程と、を含む半導
体の製造方法において、 前記ゲート電極パターンは、ゲート電極層上に金属電極
層を有しており、 前記金属電極層の上層に窒化膜を設けることを特徴とす
る半導体記憶装置の製造方法。
1. A gate electrode pattern forming step of forming a gate electrode pattern on a semiconductor substrate, and etching and removing an oxide film from the surface of the semiconductor substrate to be a source region, using the gate electrode pattern as a mask. According to the method of manufacturing a semiconductor, including a self-aligned source forming step of forming a self-aligned source and a heat treatment step of heat-treating the semiconductor substrate, the gate electrode pattern has a metal electrode layer on the gate electrode layer. And a nitride film is provided on the metal electrode layer.
【請求項2】 前記セルフアラインソース形成工程にお
いて、前記酸化膜より、前記窒化膜のほうがエッチング
レートが遅いエッチング条件で、前記酸化膜を除去する
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置の製
造方法。
2. The semiconductor memory according to claim 1, wherein, in the self-aligned source forming step, the oxide film is removed under etching conditions in which the etching rate of the nitride film is slower than that of the oxide film. Device manufacturing method.
【請求項3】 前記ゲート電極層は、フローティングゲ
ート、絶縁膜およびコントロールゲートを有することを
特徴とする請求項1または2に記載の半導体記憶装置の
製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 1, wherein the gate electrode layer has a floating gate, an insulating film, and a control gate.
【請求項4】 前記金属電極層と前記窒化膜との間に、
保護酸化膜を設けることを特徴とする請求項1〜3のい
ずれか一つに記載の半導体記憶装置の製造方法。
4. Between the metal electrode layer and the nitride film,
The method for manufacturing a semiconductor memory device according to claim 1, further comprising providing a protective oxide film.
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