JP2003086718A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
ジスタを備えた半導体装置において、コンタクト−制御
ゲート電極間の絶縁耐圧の低下を抑制する。 【解決手段】 基板上に、第1のポリシリコン膜10
1,ONO膜103及び第2のポリシリコン膜を堆積す
る。第2のポリシリコン膜に不純物のイオン注入を行な
った後、基板上に、シリコン酸化膜107を堆積してか
ら、不純物の活性化のための熱処理を行なう。その後、
シリコン酸化膜107,第2のポリシリコン膜,ONO
膜及び第1のポリシリコン膜をパターニングして、スタ
ックセル電極及びゲート上保護膜を形成する。シリコン
酸化膜107から形成されるゲート上保護膜は、緻密化
されて耐エッチング性が向上しているので、形状が適正
に維持される。スタックセル電極の側面上のサイドウォ
ールの膜厚が安定し、コンタクト−制御ゲート電極間の
絶縁耐圧の低下が抑制される。
Description
クトを有するスタック型不揮発性半導体記憶装置に係
り、特に、制御ゲート電極−コンタクト間の絶縁耐圧の
向上対策に関するものである。
第583〜586ページ)に開示されている従来のスタ
ック型不揮発性半導体記憶装置の断面図である。
記憶装置は、シリコン基板200の上に形成されたトン
ネル絶縁膜201と、シリコン基板200内に形成され
たソース・ドレイン領域202a,202bと、トンネ
ル絶縁膜201の上に積層された浮遊ゲート電極20
3,ONO容量膜204及び制御ゲート電極205から
なるスタックセル電極211と、スタックセル電極21
1に設けられた上面保護酸化膜206aと、上面保護酸
化膜206a及びスタックセル電極211の側面に設け
られた酸化膜サイドウォール206bとを備えている。
制御ゲート電極205は、ポリシリコンからなる下部電
極205aと、シリサイドからなる上部電極205bと
を有するメモリセルトランジスタを備えている。
なる層間絶縁膜209と、層間絶縁膜209の上に延び
るビットライン210とが設けられている。また、ソー
ス・ドレイン領域202a,202bのうちの一方の領
域であるドレイン領域202bは、ドレインコンタクト
を介してビットライン210に接続されている。この例
におけるドレインコンタクトは、ドレイン領域202b
上に形成されたタングステンシリサイドからなるコンタ
クトパッド207と、層間絶縁膜209を貫通してコン
タクトパッド207に到達するタングステンプラグ20
8とによって構成されている。また、コンタクトパッド
207とスタックセル電極211とは、上面酸化膜20
6a及び酸化膜サイドウォール206bによって電気的
に絶縁されている。制御ゲート電極205上の上面酸化
膜206aは、エッチングによりスタックセル電極21
1を形成するときのエッチング用ハードマスクとしても
用いられる。また、酸化膜サイドウォール206bは、
酸化膜の堆積後に酸化膜を異方性エッチングによりエッ
チバックし、スタックセル電極211及び上面酸化膜2
06aの上に酸化膜を残すことによって形成される。
ンタクトパッド207との間の絶縁耐圧は、制御ゲート
電極205上の上面酸化膜206aの膜厚と、酸化膜サ
イドウォール206bの膜厚とによって定まる。
装置は、コンタクトパッド207をソース・ドレイン領
域202a,202bに対して自己整合的に形成するこ
とができる。つまり、スタックセル電極211をパター
ニングするためのマスクと、タングステンプラグ208
が埋め込まれるコンタクトホールを形成するためのマス
クとの位置合わせのためのマージンを設ける必要がない
ために、スタックセル電極211同士の間の間隔を狭く
できる。言い換えると、タングステンプラグ208が埋
め込まれるコンタクトホールの合わせマージンを拡大で
きるなど、半導体装置の微細化プロセスに向いていると
いう特徴がある。
ク型不揮発性半導体装置では、制御ゲート電極205の
上に上面酸化膜206aを形成した後、サイドウォール
用酸化膜の堆積を行うまでに、複数の洗浄工程がある。
ン注入をした後のレジスト剥離及び洗浄、サイドウォー
ル用酸化膜の堆積前の洗浄などがある。その場合、基板
上の露出しているシリコン酸化膜などは、一回の洗浄工
程によって大きくエッチングされるわけではないが、複
数回の洗浄を行うと、ある程度エッチングされる。すな
わち、制御ゲート電極204上の上面保護膜206aの
露出している部分はこれらの洗浄によって削られてしま
う。
よって、上記文献に記載された半導体装置を形成する工
程を示す断面図である。ただし、図9(a)〜(c)
は、上面酸化膜206aの露出している部分がエッチン
グされた後の工程のみを示している。
205上の上面酸化膜206aは、図中破線に示す洗浄
前の形状からある程度削られて、厚み・横方向寸法共に
小さくなっている。
にサイドウォール用酸化膜を堆積した後、異方性エッチ
ングによって酸化膜をエッチバックすることにより、ス
タックセル電極211及びゲート上保護膜206aの側
面上に酸化膜サイドウォール206bを形成する。この
とき、酸化膜サイドウォール206bのうち制御ゲート
電極205の上端エッジ部上に位置する部分Redgeが薄
くなる。
タングステンシリサイド膜を堆積した後、タングステン
シリサイド膜をパターニングしてコンタクトパッド20
7を形成する。さらに、基板上に層間絶縁膜209を堆
積した後、層間絶縁膜を貫通してコンタクトパッド20
7に到達するコンタクトホールを形成し、このコンタク
トホールを埋めるタングステンプラグ208を形成す
る。このとき、酸化膜サイドウォール206aの一部分
Redgeが薄くなっているので、コンタクトパッド207
と制御ゲート電極205との間の絶縁耐圧が低下するお
それがある。
半導体記憶装置においては、高電圧が印加される制御ゲ
ート電極205の上端エッジ部は鋭角状で電界が集中す
るために、この部分Redgeで絶縁破壊が起こりやすく、
半導体装置の信頼性を低下させる要因となる。
て、酸化膜サイドウォール206bの膜厚を厚くする方
法も考えられるが、そうすることにより、相隣接するス
タックセル電極211同士の間に堆積されるコンタクト
パッド207とソース・ドレイン領域202a,202
bとの接触面積が減少し、ソース・ドレイン領域202
a,202bのコンタクト抵抗が上昇することになる。
ソース・ドレイン領域と自己整合的に接続されるコンタ
クトを有するメモリセルトランジスタを備えたスタック
型不揮発性半導体記憶装置において、コンタクトパッド
と制御ゲート電極間の絶縁膜の部分的な薄膜化を抑制す
る手段をこうすることにより、絶縁耐圧の高い半導体装
置の製造方法を提供することを目的とする。
造方法は、スタックセル電極を有するメモリセルトラン
ジスタを備えた半導体装置の製造方法であって、半導体
基板上に、ゲート絶縁膜,第1の導体膜,中間絶縁膜及
び第2の導体膜を下方から順に積層する工程(a)と、
上記第2の導体膜中に不純物のイオン注入を行なう工程
(b)と、上記工程(b)の後に、上記第2の導体膜の
上に保護用絶縁膜を堆積する工程(c)と、上記工程
(c)の後に、上記第2の導体膜中に注入された不純物
を活性化するための熱処理を行なう工程(d)と、上記
工程(d)の後に、上記保護用絶縁膜,第2の導体膜,
中間絶縁膜及び第1の導体膜を順にパターニングして、
下方から順に、浮遊ゲート電極,電極間容量膜及び制御
ゲート電極からなる上記スタックセル電極とゲート上保
護膜とを形成する工程(e)と、上記スタックセルゲー
ト電極をマスクとして不純物のイオン注入を行なって、
半導体基板内に不純物拡散層を形成する工程(f)と、
基板上にサイドウォール用絶縁膜を堆積した後、異方性
エッチングを行なって、上記スタックセル電極及び上面
保護膜の側面上にサイドウォールを形成する工程(g)
と、上記サイドウォールに隣接し、かつ、上記不純物拡
散層に到達する導体コンタクトを形成する工程(h)と
を含んでいる。
絶縁膜の密度が高くなっているので、工程(e)のスタ
ックセル電極のパターニング工程におけるレジスト膜の
剥離・洗浄の際や、工程(g)における基板表面の洗浄
の際にも、ゲート上保護膜の耐エッチング性が向上す
る。したがって、ゲート上保護膜の形状の崩れが抑制さ
れるので、工程(g)で形成されるサイドウォールのう
ち制御ゲート電極の上端のエッジ部に位置する部分の薄
膜化が抑制され、導体コンタクトと制御ゲート電極との
間の絶縁耐圧が適正に維持される。
記保護用絶縁膜を緻密化する温度であることにより、ゲ
ート上保護膜の耐エッチング性がさらに向上する。
な雰囲気中で行われることが好ましい。
てシリコン酸化膜を堆積することが好ましい。
辺回路領域をさらに備えている場合には、上記工程
(a)では、上記周辺回路領域に、上記第1の導体膜及
び中間絶縁膜を下方から順に積層した後、上記第1の導
体膜及び中間絶縁膜のうち上記周辺回路領域に位置する
部分を除去してから、上記周辺回路領域にゲート絶縁膜
及び上記第2の導体膜を形成し、上記工程(b)では、
上記第2の導体膜のうち周辺回路領域に位置する部分の
一部にも上記不純物のイオン注入を行ない、上記工程
(c)では、上記第2の導体膜のうち周辺回路領域に位
置する部分の上にも上記保護用絶縁膜を堆積し、上記工
程(e)では、上記第2の導体膜及び保護用絶縁膜のう
ち上記周辺回路領域に位置する部分を残しておき、上記
工程(h)では、上記周辺回路領域に残存している保護
用絶縁膜の上にも上記導体材料からなる膜を堆積し、上
記工程(h)の後で、上記周辺回路領域の保護用絶縁膜
を除去した後、上記第2の導体膜をパターニングして、
MISFETのゲート電極を形成する工程をさらに含ん
でいることにより、工程の簡略化を図りつつ、メモリセ
ル領域と周辺回路領域とを備えた半導体装置を形成する
ことができる。
ン注入される上記不純物はN型不純物であることが好ま
しい。
明の実施形態における不揮発性半導体記憶装置である半
導体装置の製造工程を示す断面図である。
作の半導体装置を実現するために、周辺回路領域に高性
能のMISFETを配置し、メモリセルトランジスタに
スタックセル電極を設けたスタック型不揮発性半導体記
憶装置の製造方法について説明する。ここで、スタック
型不揮発性半導体装置とは、従来例で示したような、浮
遊ゲート電極,ONO容量膜,制御ゲート電極からなる
スタックセル電極を有するメモリセルトランジスタを備
えたものをいう。また、高性能のMISFETは、NM
ISFETおよびPMISFETのゲート電極にそれぞ
れ異なる不純物原子を注入し、低電圧動作を可能にした
デュアルゲート構造のCMOSデバイスを示す。
図中の破線より左方はメモリセル領域Rmemoを示し、図
中の破線より右方は周辺回路領域Rperiを示している。
基板100の表面に熱酸化法によってシリコン酸化膜か
らなる膜厚12nmのトンネル絶縁膜101を形成す
る。トンネル絶縁膜は、シリコン酸化膜中に窒素が導入
されたシリコン酸窒化膜などでもよい。
法により、浮遊ゲート電極材料となる厚み約200nm
の第1のポリシリコン膜102を堆積する。この第1の
ポリシリコン膜102は、燐がドーピングされたN型の
ポリシリコン膜である。
容量膜となるONO膜103を堆積する。このONO膜
103は、厚み7nmのシリコン酸化膜と、厚み7nm
のシリコン窒化膜と、厚み7nmのシリコン酸化膜7n
mの3層膜によって構成されている。
ソグラフィー工程により、ONO膜103の上に、メモ
リセル領域Rmemoを覆うフォトレジスト膜(図示せず)
を形成する。さらに、ドライエッチングにより、このフ
ォトレジスト膜をマスクとして用いてONO膜103及
び第1のポリシリコン膜102をパターニングして、O
NO膜103及び第1のポリシリコン膜102のうちメ
モリセル領域Rmemoに位置する部分を残し、周辺回路領
域Rperiに位置する部分を除去する。その後、シリコン
基板100のうち周辺回路領域Rperiで露出している表
面部を熱酸化法によって酸化することにより、MOSト
ランジスタ用の厚み5nmのゲート酸化膜104を形成
する。
に、厚み約200nmの第2のポリシリコン膜105を
形成する。この第2のポリシリコン膜105は、メモリ
セルトランジスタの制御ゲート電極となり、CMOSデ
バイスの各MISFETのゲート電極となるものであ
る。
領域Rperiにデュアルゲート電極を有するCMOSデバ
イスを形成するために、第2のポリシリコン膜105の
うちメモリセル領域Rmemoに位置する部分と、周辺回路
領域RperiのNMISFET領域に位置する部分に、燐
イオン(P+ )の注入を行う。
Sデバイスにおいては、NMISFETのゲート電極に
は燐イオン(P+ )又は砒素イオン(As+ )を注入
し、PMISFETのゲート電極にはボロンイオン(B
+ 又はBF2 +)を注入するが、この段階では、第2のポ
リシリコン膜105のうちPMISFET領域に位置す
る部分へのボロンイオンの注入は行わない。その理由
を、以下に説明する。
不純物原子は、ゲート電極の電気伝導に寄与するように
活性化のため熱処理を行う必要がある。ところが、ボロ
ン原子は熱処理によってポリシリコン膜中での拡散速度
が大きいため、容易にゲート酸化膜を通過してシリコン
基板100に到達する。その結果、PMISFETのし
きい値電圧の低下を招くなど、電気特性に悪影響を与え
るおそれがある。また、ゲート電極中のボロンは、MI
SFETのソース・ドレイン領域を活性化する時の熱処
理で十分活性化される。したがって、ポリシリコン膜中
にボロンが導入されると、その後は、必要以上の熱処理
を避ける必要があるので、できるだけ後でボロンイオン
の注入を行なうのである。
に、CVD法により、上面保護膜用の厚み250nmの
シリコン酸化膜107を堆積する。なお、スタックセル
電極の上に堆積する絶縁膜としては、シリコン窒化膜も
考えられるが、シリコン窒化膜はシリコン基板に対して
応力を発生させ、メモリセルの信頼性を低下させてしま
うおそれがある。よって、スタックセル電極の上面保護
膜は、シリコン酸化膜であることが望ましい。
リシリコン膜105に注入された燐原子の活性化熱処理
108を行う。活性化熱処理の条件は、不活性ガスであ
る窒素雰囲気中で、900℃,30分の熱処理を行う。
このとき、活性化熱処理により、シリコン酸化膜107
の緻密化処理である焼き締めも同時に行われる。
(特に燐)の活性化熱処理は、注入後に行われていた
が、本発明のように、シリコン酸化膜107の堆積後に
行なうことにより、シリコン酸化膜107が緻密化され
ることになる。
活性化熱処理により、従来技術の課題であるスタックセ
ル電極とコンタクトパッドとの間の絶縁耐圧の低下を抑
制することができる。すなわち、CVD法によって形成
されたシリコン酸化膜107は、熱酸化膜と比較すると
緻密性に欠けているので、as-depositedのままのシリコ
ン酸化膜107は、複数回の洗浄工程によって削られる
が、不純物活性化のための熱処理をすることによってシ
リコン酸化膜107は緻密化され、後の工程で行われる
洗浄によるシリコン酸化膜107の目減りが抑制され
る。すなわち、ゲート上保護膜が図9(a)の破線で示
す形状を維持することができる。そして、後述するサイ
ドウォール膜の薄膜化が起きず、スタックセル電極とコ
ンタクトパッドとの間の絶縁耐圧の低下を抑制すること
ができる。
ソグラフィー工程により、シリコン酸化膜107上に、
スタックセル電極形成用のレジスト膜109を形成す
る。
ト膜109をマスクとするドライエッチングにより、メ
モリセル領域Rmemoにおいて、シリコン酸化膜107,
第1のポリシリコン膜102,ONO膜103,第2の
ポリシリコン膜105及びシリコン酸化膜107をパタ
ーニングして、浮遊ゲート電極102f,ONO容量膜
103c及び制御ゲート電極105cからなるスタック
セル電極151及び上面保護膜107hを形成する。そ
の後、レジスト膜109を剥離する。このとき、周辺回
路領域Rperiにおいては、第2のポリシリコン膜105
及びシリコン酸化膜107の双方が残存している。
スト膜109をマスクとして用いて、メモリセル領域R
memoにおいて、シリコン酸化膜107,第2のポリシリ
コン膜105,ONO膜103及び第1のポリシリコン
膜102のエッチングを連続的に行っている。しかし、
メモリセル領域Rmemoにおいて、シリコン酸化膜107
のみをパターニングして上面保護膜107hを形成した
後、レジスト膜109を剥離して、上面保護膜107f
をマスクとして第2のポリシリコン膜105,ONO膜
103及び第1のポリシリコン膜102のパターニング
を行なっても、スタックセル電極151を形成すること
ができる。ただし、上面保護膜107hをマスクとして
エッチングを行なう場合、シリコン酸化膜からなる上面
保護膜107hもエッチングされて、図3(b)に示す
ような矩形の形状が得られないおそれがある。その理由
は、以下の通りである。
時には、シリコン酸化膜からなる上面保護膜107hは
エッチングされず、ポリシリコン膜が選択的にエッチン
グされる条件で行われる。しかし、通常、シリコン酸化
膜とポリシリコン膜のエッチング選択比は比較的大きい
ものの、シリコン酸化膜からなる上面保護膜107hも
若干エッチングされる。さらに、ONO膜103はシリ
コン窒化膜とこれを挟む2つのシリコン酸化膜とによっ
て構成されている、したがって、上下2つのシリコン酸
化膜をエッチングするための条件は、ゲート上保護膜1
07hをエッチングするための条件とほぼ等しい。よっ
て、ONO膜103のエッチング時には、その膜厚分だ
けゲート上保護膜107hがエッチングされることにな
る。第1のポリシリコン膜102をエッチングする際に
おいても、第2のポリシリコン膜105をエッチングす
る際と同様に、ゲート上保護膜107hがある程度エッ
チングされることになる。
ート上保護膜107hをエッチングの際のハードマスク
として用いると、ゲート上保護膜107hの断面形状が
矩形から崩れるおそれがある。そして、従来技術と同様
に、後に形成される酸化膜サイドウォールのうち制御ゲ
ート電極105cの上端のエッジ部に位置する部分の薄
膜化を引き起こし、絶縁耐圧を悪化させるおそれがあ
る。
状のくずれを抑制する観点からみると、レジスト膜10
9をマスクとしてスタックセル電極151形成のための
パターニングを行うことが望ましい。
に、メモリセルトランジスタのソース領域を形成しよう
とする領域上を開口したレジスト膜110を形成し、こ
のレジスト膜110をマスクとして用いて、シリコン基
板100内に砒素イオン(As + )を注入し、ソース領
域111sを形成する。この後、レジスト剥離洗浄を行
なって、レジスト膜110を剥離する。ここで、レジス
ト剥離洗浄とは、硫酸過酸化水素水による洗浄とアンモ
ニア過酸化水素水による洗浄とを連続して行うものであ
る。硫酸過酸化水素水は、シリコン基板やシリコン酸化
膜をほとんどエッチングしないが、レジスト膜などの有
機物をエッチングして除去することができる。アンモニ
ア過酸化水素水は、シリコン基板やシリコン酸化膜をわ
ずかにエッチングするとともに、パーティクル,金属汚
染物,有機汚染物などを除去することができる。よっ
て、レジスト剥離洗浄では、アンモニア過酸化水素水な
どによる汚染物除去のための洗浄の際に、ゲート上保護
膜107hの形状の崩れが生じる。
に、メモリセルトランジスタのドレイン領域を形成しよ
うとする領域を開口したレジスト膜112を形成し、こ
のレジスト膜112をマスクとして用いて、シリコン基
板100内に砒素イオン(As + )を注入し、ドレイン
領域113dを形成する。この後、レジスト剥離洗浄を
行なって、レジスト膜112を剥離する。
セル電極151のサイドウォールを形成するために、C
VD法によって、基板上に、厚み120nmのシリコン
酸化膜114を堆積する。このシリコン酸化膜114
は、例えばTEOS膜である。通常、このCVD工程の
前に、基板表面の汚染物除去を行なうために、CVD前
洗浄が行われる。ここで、CVD前洗浄とは、汚染物除
去を行う効果があるアンモニア過酸化水素水などによる
洗浄である。
ルトランジスタの断面形状を得るまでに、つまり、ソー
ス・ドレイン領域111s,111dの形成からシリコ
ン酸化膜114の堆積を行なうまでに、複数の洗浄を行
なった。これらの洗浄は、いずれも基板上の不純物を除
去するための洗浄を含んでいる。これらの洗浄は、CV
Dによって堆積されたシリコン酸化膜107hをわずか
ながらエッチングするので、複数回の洗浄を行なうと、
ゲート上保護膜107hがエッチングされて形状の変化
(形状の崩れ)が生じることになる。
うに、ゲート上保護膜107hは、デュアルゲート電極
用の不純物の活性化のために行われる熱処理の際に緻密
化されている。よって、レジスト膜の剥離などのために
複数回の基板の洗浄を行なっても、緻密化されたシリコ
ン酸化膜からなるゲート上保護膜107hのエッチング
量は極めて小さく、形状の変化が抑制される。
酸化膜114を異方性エッチングによりエッチバックし
て、スタックセル電極151及びゲート上保護膜107
hの側面上に酸化膜サイドウォール114aを形成す
る。これにより、スタックセル電極151の上面及び側
面は、ゲート上保護膜107h及びサイドウォール11
4bによって被覆されることになる。このとき、制御ゲ
ート電極105c上のゲート上保護膜107hは、ほと
んどエッチングされおらず、図9(a)の破線で示すよ
うなほぼ矩形の断面形状を有しているため、酸化膜サイ
ドウォール114aのうち制御ゲート電極105cの上
端面のエッジ部Redgeにおいても、図9(b)に示
すような薄膜化は発生しない。
に、ソース・ドレインの電極材料となる第3のポリシリ
コン膜115を堆積して、相隣接するスタックセル電極
151同士の間を第3のポリシリコン膜115によって
埋める。続いて、CVD法により、第3のポリシリコン
膜115の上に厚み100nmのシリコン酸化膜116
を堆積する。このとき、周辺回路領域Rperiにも、第3
のポリシリコン膜115及びシリコン酸化膜116を堆
積する。
に、ソース・ドレインコンタクトパターニング用のレジ
スト膜117を形成し、図6(b)に示す工程で、異方
性ドライエッチングにより、シリコン酸化膜116をパ
ターニングして、シリコン酸化膜からなるハードマスク
116bを形成する。このとき、周辺回路領域periに堆
積されたシリコン酸化膜116は、エッチングにより除
去されて、第3のポリシリコン膜115の表面が露出す
る。
スク116bを用いたドライエッチングにより、第3の
ポリシリコン膜115をパターニングして、メモリセル
領域Rmemoではソース・ドレインコンタクト115a,
115bを形成する。一方、周辺回路領域Rperiでは、
第3のポリシリコン膜115のほぼ全体を除去してしま
う。
領域RperiのMISFETを形成するため、エッチング
により、周辺回路領域Rperiのシリコン酸化膜107を
除去するとともに、メモリセル領域Rmemoのハードマス
ク116bを除去する。このとき、上面保護膜107h
のうちソース・ドレインコンタクト115a,115b
の開口部内で露出している部分もエッチングされ、制御
ゲート電極105cの表面が露出される。その後、周辺
回路領域Rperiにおいて、第2のポリシリコン膜105
のうちPMISFETのゲート電極となる部分に、ボロ
ンイオン(B+BF2 +)を注入する。
ソグラフィーにより基板上にレジスト膜118を形成し
た後、図7(c)に示す工程で、レジスト膜118をマ
スクとしてドライエッチングを行なうことにより、第2
のポリシリコン膜105をパターニングして、周辺回路
領域RperiのMISFETのゲート電極105gを形成
する。
膜118の剥離・洗浄を行なった後、公知の技術を用い
て、周辺回路領域RmemoのNMISFET及びPMIS
FETを形成する。この工程は本発明の特徴部分ではな
いので、詳細な工程の説明を省略し、その結果形成され
たMISFETの構造のみを図8(a)に示す。すなわ
ち、MISFET(NMISFET又はPMISFE
T)は、ゲート電極105gと、ゲート電極105gの
側面上に設けられたサイドウォール120aと、ゲート
電極105gをマスクとするイオン注入によって形成さ
れたLDD領域(又はエクステンション領域)119b
と、サイドウォール120aの形成後に、ゲート電極1
05g及びサイドウォール120aをマスクとするイオ
ン注入により形成されたソース・ドレイン領域119a
とを備えている。なお、周辺回路領域Rperiのサイドウ
ォール120aの形成の際に、メモリセル領域Rmemoの
ソース・ドレインコンタクト115a,115bの側面
上にもサイドウォール120bが形成される。
ETのゲート電極105g及びソース・ドレイン領域1
19aと、メモリセル領域Rmemoのソース・ドレインコ
ンタクト115a,115b及び制御ゲート電極105
cとの露出している部分に、シート抵抗低減のためのシ
リサイド層121を形成する。
て、スタック型不揮発性半導体記憶装置が完成する。
(c)に示す工程で、制御ゲート電極105cの上に形
成されるゲート上保護膜となるシリコン酸化膜107の
熱処理による焼き締めを行なった後、シリコン酸化膜1
07からゲート上保護膜107hを形成している。した
がって、図3(a),(b)に示す工程で形成されるゲ
ート上保護膜107hは既に緻密化されているので、ゲ
ート上保護膜107hの耐エッチング性が向上し、レジ
スト膜109の剥離・洗浄工程や、図5(a)に示す酸
化膜サイドウォール用シリコン酸化膜の堆積前の洗浄工
程などを経ても、ゲート上保護膜107の形状が適正に
維持される。つまり、従来の製造工程では、第2のポリ
シリコン膜に注入された不純物の活性化のための熱処理
を行なってからゲート上保護膜用のシリコン酸化膜を堆
積し、その後のレジスト膜の形成,ゲート上保護膜及び
スタックセル電極の形成,酸化膜サイドウォールの形成
などを行なっていたので、ゲート上保護膜の形状の悪化
を招いていた。
と、図5(b)に示す工程において、酸化膜サイドウォ
ールサイドウォール114aのうち制御ゲート電極10
5の上端のエッジ部Redgeにおける薄膜化を生じる
ことがない。その結果、図8(b)に示す仕上がり状態
で、ソース・ドレインコンタクト115a,115b
(コンタクト)と制御ゲート電極150cとの間の絶縁
耐圧を高く維持することができるのである。
2(c)に示す工程で、第2のポリシリコン膜105中
に注入された不純物の活性化を兼ねて、シリコン酸化膜
107の焼き締めを行なうことにより、製造工程の簡略
化を図ることができる。
タクトパッドの形成を行なっていないが、コンタクトパ
ッドを形成した場合にも、本発明の効果を発揮すること
ができる。
ば、スタックセル電極及びその上のゲート上保護膜を有
するメモリセルトランジスタを備えた半導体装置におい
て、ゲート上保護膜となる保護絶縁膜の熱処理を行なっ
てから、ゲート上保護膜及びスタックセル電極を形成す
るようにしたので、ゲート上保護膜の耐エッチング性の
向上により、ゲート上保護膜の形状を適正に維持するこ
とができ、よって、その後に形成されるサイドウォール
の厚みを安定に保つことができ、制御ゲート電極とコン
タクトパッド間の絶縁耐圧の低下を抑制することができ
る。
導体装置の製造工程のうち,第2の導体膜の堆積までの
各工程を示す断面図である。
導体装置の製造工程のうち,第2の導体膜へのイオン注
入から保護用絶縁膜の堆積までの各工程を示す断面図で
ある。
導体装置の製造工程のうち,スタックセル電極パターニ
ング用のレジスト膜の形成からスタックセル電極の形成
までの各工程を示す断面図である。
導体装置の製造工程のうち,メモリセルトランジスタの
ソース・ドレイン領域形成のための各工程を示す断面図
である。
導体装置の製造工程のうち,サイドウォール用絶縁膜の
形成からソース・ドレインコンタクト及びハードマスク
用絶縁膜の形成までの各工程を示す断面図である。
導体装置の製造工程のうち,ソース・ドレインコンタク
トのパターニング用レジスト膜の形成からソース・ドレ
インコンタクトのパターニングまでの各工程を示す断面
図である。
導体装置の製造工程のうち,制御ゲート電極の一部の開
口から周辺回路領域におけるゲート電極の形成までの各
工程を示す断面図である。
導体装置の製造工程のうち,ゲート電極側面上のサイド
ウォールの形成からシリサイド層の形成までの各工程を
示す断面図である。
文献に記載された半導体装置を形成する工程を示す断面
図である。
発性半導体記憶装置の断面図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 スタックセル電極を有するメモリセルト
ランジスタを備えた半導体装置の製造方法であって、 半導体基板上に、ゲート絶縁膜,第1の導体膜,中間絶
縁膜及び第2の導体膜を下方から順に積層する工程
(a)と、 上記第2の導体膜中に不純物のイオン注入を行なう工程
(b)と、 上記工程(b)の後に、上記第2の導体膜の上に保護用
絶縁膜を堆積する工程(c)と、 上記工程(c)の後に、上記第2の導体膜中に注入され
た不純物を活性化するための熱処理を行なう工程(d)
と、 上記工程(d)の後に、上記保護用絶縁膜,第2の導体
膜,中間絶縁膜及び第1の導体膜を順にパターニングし
て、下方から順に、浮遊ゲート電極,電極間容量膜及び
制御ゲート電極からなる上記スタックセル電極とゲート
上保護膜とを形成する工程(e)と、 上記スタックセルゲート電極をマスクとして不純物のイ
オン注入を行なって、半導体基板内に不純物拡散層を形
成する工程(f)と、 基板上にサイドウォール用絶縁膜を堆積した後、異方性
エッチングを行なって、上記スタックセル電極及び上面
保護膜の側面上にサイドウォールを形成する工程(g)
と、 上記サイドウォールに隣接し、かつ、上記不純物拡散層
に到達する導体コンタクトを形成する工程(h)とを含
む半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 上記工程(d)における熱処理温度は、上記保護用絶縁
膜を緻密化する温度であることを特徴とする半導体装置
の製造方法。 - 【請求項3】 請求項1又は2記載の半導体装置の製造
方法において、 上記工程(d)における熱処理は、不活性な雰囲気中で
行われることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 請求項1〜3のうちいずれか1つに記載
の半導体装置の製造方法において、 上記工程(c)では、上記保護絶縁膜としてシリコン酸
化膜を堆積することを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項5】 請求項1〜4のうちいずれか1つに記載
の半導体装置の製造方法において、 上記半導体装置は、MISFETを含む周辺回路領域を
さらに備えており、 上記工程(a)では、上記周辺回路領域に、上記第1の
導体膜及び中間絶縁膜を下方から順に積層した後、上記
第1の導体膜及び中間絶縁膜のうち上記周辺回路領域に
位置する部分を除去してから、上記周辺回路領域にゲー
ト絶縁膜及び上記第2の導体膜を形成し、 上記工程(b)では、上記第2の導体膜のうち周辺回路
領域に位置する部分の一部にも上記不純物のイオン注入
を行ない、 上記工程(c)では、上記第2の導体膜のうち周辺回路
領域に位置する部分の上にも上記保護用絶縁膜を堆積
し、 上記工程(e)では、上記第2の導体膜及び保護用絶縁
膜のうち上記周辺回路領域に位置する部分を残してお
き、 上記工程(h)では、上記周辺回路領域に残存している
保護用絶縁膜の上にも上記導体材料からなる膜を堆積
し、 上記工程(h)の後で、上記周辺回路領域の保護用絶縁
膜を除去した後、上記第2の導体膜をパターニングし
て、MISFETのゲート電極を形成する工程をさらに
含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項6】 請求項5記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 上記工程(b)において、イオン注入される上記不純物
はN型不純物であることを特徴とする半導体装置の製造
方法。
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