JP2005322912A - スプリットゲート型フラッシュメモリ素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 半導体基板上にゲート酸化膜及びフローティングゲート用導電層を順次に積層し、フローティングゲート用導電層が形成された状態で半導体基板の所定領域に素子分離膜を形成して、アクティブ領域を限定し、その後、アクティブ領域上のフローティングゲート用導電層の所定部分を酸化して、局部酸化膜を形成し、また、局部酸化膜の形態でフローティングゲート用導電層をパターニングしてフローティングゲート電極用構造体を形成するスプリットゲート型フラッシュメモリ素子の製造方法である。
【選択図】 図2
Description
105 ゲート酸化膜
110 第1の導電層
110a フローティングゲート構造体
110b フローティングゲート電極
115 シリコン窒化膜パターン
120 トレンチ
125 素子分離膜
130 アクティブ領域
135 局部酸化膜
140 ゲート間酸化膜
145 第2の導電層
145a 最終コントロールゲート電極
150 ハードマスク膜
155 マスクパターン
160 絶縁スペーサー
165 パス用トレンチ
170 ソース領域
172 ソースパス
175 ドレーン領域
180 層間絶縁膜
185 コンタクトプラグ
190 ビットライン
Claims (26)
- 半導体基板上にゲート酸化膜及びフローティングゲート用導電層を順次に積層する段階と、
前記フローティングゲート用導電層が形成された状態で前記半導体基板の所定領域に素子分離膜を形成して、アクティブ領域を限定する段階と、
前記アクティブ領域上のフローティングゲート用導電層の所定部分を酸化して、局部酸化膜を形成する段階と、
前記局部酸化膜の形態でフローティングゲート用導電層をパターニングしてフローティングゲート電極用の構造体を形成する段階と、
を含むことを特徴とするスプリットゲート型フラッシュメモリ素子の製造方法。 - アクティブ領域を限定する段階は、
前記フローティングゲート用導電層の上部に、素子分離領域のフローティングゲート導電層が露出されるようにシリコン窒化膜パターンを形成する段階と、
前記シリコン窒化膜パターンをマスクとして、フローティングゲート用導電層、ゲート酸化膜及び所定深さの半導体基板をエッチングして、トレンチを形成する段階と、
前記トレンチの内部に絶縁膜を埋め込んで素子分離膜を形成する段階と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載のスプリットゲート型フラッシュメモリ素子の製造方法。 - 前記局部酸化膜を形成する段階は、
前記アクティブ領域上のフローティングゲート用導電層が所定部分露出されるように前記シリコン窒化膜パターンをパターニングする段階と、
前記パターニングされたシリコン窒化膜パターンをマスクとして、露出されたフローティングゲート用導電層を酸化させる段階と、
前記シリコン窒化膜パターンを除去する段階と、
を含むことを特徴とする請求項2に記載のスプリットゲート型フラッシュメモリ素子の製造方法。 - 半導体基板上にゲート酸化膜及びフローティングゲート用導電層を順次に積層する段階と、
前記フローティングゲート用導電層が形成された状態で前記半導体基板の所定領域に素子分離膜を形成して、アクティブ領域を限定する段階と、
前記アクティブ領域上のフローティングゲート用導電層の所定部分を酸化して、局部酸化膜を形成する段階と、
前記局部酸化膜の形態でフローティングゲート用導電層をパターニングしてフローティングゲート電極用の構造体を形成する段階と、
前記半導体基板の結果物の上部に、ゲート電極間絶縁膜、コントロールゲート用導電層及びハードマスク膜を順次に積層する段階と、
前記フローティングゲート構造体の所定部分が露出されるようにハードマスク膜、コントロールゲート用導電層、ゲート電極間絶縁膜及び局部酸化膜の所定部分をエッチングする段階と、
前記ハードマスク膜、コントロールゲート用導電層及び局部酸化膜の側壁に絶縁スペーサーを形成する段階と、
前記絶縁スペーサーをマスクとして、前記フローティングゲート構造体をエッチングして、フローティングゲート電極及びソース領域を限定する段階と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載のスプリットゲート型フラッシュメモリ素子の製造方法。 - アクティブ領域を限定する段階は、
前記フローティングゲート用導電層の上部に素子分離領域のフローティングゲート導電層が露出されるようにシリコン窒化膜パターンを形成する段階と、
前記シリコン窒化膜パターンをマスクとしてフローティングゲート用導電層、ゲート酸化膜及び所定深さの半導体基板をエッチングして、トレンチを形成する段階と、
前記トレンチの内部に絶縁膜を埋め込んで素子分離膜を形成する段階と、
を含むことを特徴とする請求項4に記載のスプリットゲート型フラッシュメモリ素子の製造方法。 - 前記局部酸化膜を形成する段階は、
前記アクティブ領域上のフローティングゲート用導電層が所定部分露出されるように、前記シリコン窒化膜パターンをパターニングする段階と、
前記パターニングされたシリコン窒化膜パターンをマスクとして、露出されたフローティングゲート用導電層を酸化させる段階と、
前記シリコン窒化膜パターンを除去する段階と、
を含むことを特徴とする請求項5に記載のスプリットゲート型フラッシュメモリ素子の製造方法。 - 前記フローティングゲート用導電層及びコントロールゲート用導電層は、ドーピングされたポリシリコン膜で形成することを特徴とする請求項4に記載のスプリットゲート型フラッシュメモリ素子の製造方法。
- 前記絶縁スペーサーは、前記フローティングゲート用導電層とエッチング選択比が相違した物質で形成することを特徴とする請求項4に記載のスプリットゲート型フラッシュメモリ素子の製造方法。
- 前記絶縁スペーサーは、シリコン窒化膜で形成することを特徴とする請求項8に記載のスプリットゲート型フラッシュメモリ素子の製造方法。
- 半導体基板上にゲート酸化膜及びフローティングゲート用導電層を順次に積層する段階と、
前記フローティングゲート用導電層が形成された状態で前記半導体基板の所定領域に素子分離膜を形成して、アクティブ領域を限定する段階と、
前記アクティブ領域上のフローティングゲート用導電層の所定部分を酸化して、局部酸化膜を形成する段階と、
前記局部酸化膜の形態でフローティングゲート用導電層をパターニングして、フローティングゲート構造体を形成する段階後、
前記半導体基板結果物の上部に、前記フローティングゲート構造体の所定部分が露出されるように、ゲート電極間絶縁膜、コントロールゲート用導電層及びハードマスク膜から構成されたコントロールゲート構造体を形成する段階と、
前記コントロールゲート構造体の形態で局部酸化膜をエッチングする段階と、
前記コントロールゲート構造体及び局部酸化膜の側壁に絶縁スペーサーを形成する段階と、
前記絶縁スペーサーをマスクとして、前記露出されたフローティングゲート構造体及び素子分離膜をエッチングして、フローティングゲート電極及びパス用トレンチを限定する段階と、
前記フローティングゲート電極の間に露出されたアクティブ領域及び前記パス用トレンチの底部にソース領域及びソースパスを形成する段階と、
前記コントロールゲート構造体の所定部分をエッチングして、コントロールゲート電極を形成する段階と、
前記コントロールゲート電極の一側のアクティブ領域にドレーン領域を形成する段階と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載のスプリットゲート型フラッシュメモリ素子の製造方法。 - アクティブ領域を限定する段階は、
前記フローティングゲート用導電層の上部に、素子分離領域のフローティングゲート導電層が露出されるように、シリコン窒化膜パターンを形成する段階と、
前記シリコン窒化膜パターンをマスクとしてフローティングゲート用導電層、ゲート酸化膜及び所定深さの半導体基板をエッチングして、トレンチを形成する段階と、
前記トレンチの内部に絶縁膜を埋め込んで素子分離膜を形成する段階と、
を含むことを特徴とする請求項10に記載のスプリットゲート型フラッシュメモリ素子の製造方法。 - 前記局部酸化膜を形成する段階は、
前記アクティブ領域上のフローティングゲート用導電層が所定部分露出されるように、前記シリコン窒化膜パターンをパターニングする段階と、
前記パターニングされたシリコン窒化膜パターンをマスクとして、露出されたフローティングゲート用導電層を酸化させる段階と、
前記シリコン窒化膜パターンを除去する段階と、
を含むことを特徴とする請求項11に記載のスプリットゲート型フラッシュメモリ素子の製造方法。 - 前記フローティングゲート用導電層及びコントロールゲート用導電層は、ドーピングされたポリシリコン膜で形成することを特徴とする請求項10に記載のスプリットゲート型フラッシュメモリ素子の製造方法。
- 前記絶縁スペーサーは、前記フローティングゲート用導電層とエッチング選択比が相違した物質で形成することを特徴とする請求項10に記載のスプリットゲート型フラッシュメモリ素子の製造方法。
- 前記絶縁スペーサーは、シリコン窒化膜で形成することを特徴とする請求項14に記載のスプリットゲート型フラッシュメモリ素子の製造方法。
- 前記コントロールゲート電極及びドレーン領域を形成する段階は、
前記コントロールゲート構造体の所定部分が露出されるようにマスクパターンを形成する段階と、
前記マスクパターンの形態で前記コントロールゲート構造体をパターニングして、コントロールゲート電極を形成する段階と、
前記コントロールゲートの電極により露出されたアクティブ領域に不純物を注入してドレーン領域を形成する段階と、
前記マスクパターンを除去する段階と、
を含むことを特徴とする請求項10に記載のスプリットゲート型フラッシュメモリ素子の製造方法。 - 半導体基板と、
前記半導体基板の上部に配置されたゲート酸化膜と、
前記ゲート酸化膜の上部に形成され、一定間隔離隔されて配置される一対のフローティングゲート電極と、
前記フローティングゲート電極の上面一部分及び側面とオーバーラップされるように配置されるコントロールゲート電極と、
前記フローティングゲート電極及びコントロールゲート電極の間に形成されるゲート間酸化膜と、
前記コントロールゲート電極の側壁に形成される絶縁スペーサーと、
を含むことを特徴とするスプリットゲート型フラッシュメモリ素子。 - 前記絶縁スペーサーの側面と前記フローティングゲート電極の側断面とが互いに一致することを特徴とする請求項17に記載のスプリットゲート型フラッシュメモリ素子。
- 前記向き合う一対のフローティングゲート電極の間にソース領域がさらに形成され、前記コントロールゲート電極の外側にドレーン領域がさらに形成されていることを特徴とする請求項17に記載のスプリットゲート型フラッシュメモリ素子。
- 前記絶縁スペーサーは、シリコン窒化膜であることを特徴とする請求項17に記載のスプリットゲート型フラッシュメモリ素子。
- 前記ゲート間酸化膜は、前記フローティングゲート電極の上面に形成される第1の酸化膜と、前記フローティングゲート電極の側壁に位置する第2の酸化膜と、を含むことを特徴とする請求項17に記載のスプリットゲート型フラッシュメモリ素子。
- 素子分離領域及びアクティブ領域が限定された半導体基板と、
前記半導体基板の上部に配置されたゲート酸化膜と、
前記ゲート酸化膜の上部に形成され、一定間隔離隔されて配置される一対のフローティングゲート電極と、
前記フローティングゲート電極の上面一部分及び側面とオーバーラップされるように配置されるコントロールゲート電極と、
前記フローティングゲート電極及びコントロールゲート電極の間に形成されるゲート間酸化膜と、
前記コントロールゲート電極の側壁に形成される絶縁スペーサーと、
前記向き合うフローティングゲート電極の間のアクティブ領域に形成されるソース領域と、
前記コントロールゲート電極の外側アクティブの領域に形成されるドレーン領域と、
前記素子分離領域内に形成され、隣接するソース領域間を電気的に連結させるソースパスと、
を含むことを特徴とするスプリットゲート型フラッシュメモリ素子。 - 前記絶縁スペーサーの側面と前記フローティングゲート電極の側断面とが互いに一致することを特徴とする請求項22に記載のスプリットゲート型フラッシュメモリ素子。
- 前記絶縁スペーサーは、シリコン窒化膜であることを特徴とする請求項23に記載のスプリットゲート型フラッシュメモリ素子。
- 前記ゲート間酸化膜は、前記フローティングゲート電極の上面に形成される第1の酸化膜と、前記フローティングゲート電極の側壁に位置する第2の酸化膜と、を含むことを特徴とする請求項22に記載のスプリットゲート型フラッシュメモリ素子。
- 前記ソースパスは、前記隣接するソース領域間を連結し、素子分離膜底面の半導体基板領域に形成された不純物領域であることを特徴とする請求項22に記載のスプリットゲート型フラッシュメモリ素子。
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