JP2008010463A - Process for fabricating semiconductor device - Google Patents

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Shinichi Maeda
真一 前田
Shinichiro Akatsuka
紳一郎 赤塚
Toshio Kudo
敏生 工藤
Teru Chiyokawa
輝 千代川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce variation of threshold in a nonvolatile memory module having first and second field effect transistors adjacent to each other. <P>SOLUTION: A first gate 12 is formed by patterning a polysilicon film deposited on the major surface of a substrate 1. A spacer 14 is then formed on the sidewall of the first gate 12 by etching back a silicon oxide film deposited to cover the first gate 12, and the surface of the substrate 1 is exposed. Subsequently, radical oxidation is carried out on the exposed surface of the substrate 1. Thereafter, a second gate 23 is formed to ride on the first gate 12 by patterning the polysilicon film deposited to cover the first gate 12. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、互いに隣接する第1、第2電界効果トランジスタを持つ不揮発性メモリの製造に適用して有効な技術に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device manufacturing technique, and more particularly to a technique effective when applied to the manufacture of a nonvolatile memory having first and second field effect transistors adjacent to each other.

EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)やフラッシュメモリ等のような電気的に書き換え可能な不揮発性メモリは、オンボードでプログラムの書き換えができることから、開発期間の短縮、開発効率の向上が可能になるほか、少量多品種生産への対応、仕向け先別チューニング、出荷後のプログラムアップデート等、様々な用途に応用が広がっている。特に、近年では、MPU(Micro Processing Unit)とEEPROM(またはフラッシュメモリ)とを内蔵したマイコンへのニーズが大きい。   Electrically rewritable non-volatile memory such as EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) and flash memory can be rewritten on-board, which can shorten development time and improve development efficiency. In addition, the application is expanding to various applications such as small volume, high-mix production, tuning by destination, and program update after shipment. In particular, in recent years, there is a great need for a microcomputer incorporating an MPU (Micro Processing Unit) and an EEPROM (or flash memory).

このような不揮発性メモリでは、電荷を蓄積する層(電荷蓄積層)の電荷の有無によって情報が記憶され、その構造として窒化膜(Si等)を電荷蓄積層とするMNOS(Metal Nitride Oxide Semiconductor)構造またはMONOS(Metal Oxide Nitride Oxide Semiconductor)構造が挙げられる。この場合、データ記憶に寄与する電荷は、絶縁体である窒化膜の離散トラップに蓄積されるため、蓄積ノードを取り巻く酸化膜のどこか一部に欠陥が生じて異常リークがおきても、電荷蓄積層の電荷が全て抜けてしまうことがないため、データ保持の信頼度を向上させることが可能である。 In such a nonvolatile memory, information is stored depending on the presence or absence of charge in a charge storage layer (charge storage layer), and a MNOS (Metal Nitride) having a nitride film (such as Si 3 N 4 ) as a charge storage layer as its structure. Oxide Semiconductor) structure or MONOS (Metal Oxide Nitride Oxide Semiconductor) structure. In this case, the charge that contributes to data storage is accumulated in the discrete trap of the nitride film, which is an insulator. Therefore, even if a defect occurs in some part of the oxide film surrounding the accumulation node and an abnormal leak occurs, the charge Since all the charges in the accumulation layer are not lost, the reliability of data retention can be improved.

メモリセルの構成としては、単一トランジスタ構造のメモリセルが提案されている。書込/消去方式としては、半導体基板からの全面FN(Fowler Nordheim)トンネリング注入による書き込み、半導体基板へのFNトンネリング電流による消去を行う方式の他、ホットエレクトロン注入による書き込み、半導体基板もしくはソース、ドレイン領域へのFNトンネリング電流による消去を行う方式が提案されている。一方、単一トランジスタセル構造ではEEPROMセル構造と比べてディスターブの影響を受け易いので、コントロールゲート電極を設けた2トランジスタ構成のスプリットゲート型メモリセル構造も提案されている。   As a configuration of the memory cell, a memory cell having a single transistor structure has been proposed. As a writing / erasing method, writing is performed by whole surface FN (Fowler Nordheim) tunneling injection from a semiconductor substrate, erasing by FN tunneling current to the semiconductor substrate, writing by hot electron injection, semiconductor substrate or source, drain A method of performing erasing by FN tunneling current to the region has been proposed. On the other hand, since the single transistor cell structure is more susceptible to disturbance than the EEPROM cell structure, a two-transistor split-gate memory cell structure provided with a control gate electrode has also been proposed.

特開2004−303918号公報(特許文献1)には、スプリットゲート型メモリセル構造の1つとして、互いに隣接する第1、第2電界効果トランジスタを持ち、第1電界効果トランジスタの第1ゲート電極上に第2電界効果トランジスタの第2ゲート電極の一部が乗り上げている構造が開示されている。
特開2004−303918号公報
Japanese Patent Laying-Open No. 2004-303918 (Patent Document 1) has first and second field effect transistors adjacent to each other as a split gate type memory cell structure, and the first gate electrode of the first field effect transistor. A structure is disclosed in which a part of the second gate electrode of the second field effect transistor is overlaid.
JP 2004-303918 A

本発明者らは、上記特許文献1で開示されたような互いに隣接する第1、第2電界効果トランジスタを持ち、第1電界効果トランジスタの第1ゲート電極上に第2電界効果トランジスタの第2ゲート電極の一部が乗り上げている構造の不揮発性メモリを備えた半導体装置の製造技術について検討している。   The present inventors have first and second field effect transistors adjacent to each other as disclosed in Patent Document 1, and the second field effect transistor second is disposed on the first gate electrode of the first field effect transistor. We are investigating a manufacturing technique of a semiconductor device including a nonvolatile memory having a structure in which a part of a gate electrode is mounted.

図14に、本発明者らが検討しているメモリセルMCxを示す。また、図15に、図14のメモリゲートMGxの断面を示す。メモリゲートMGxを有するMOSFETと、コントロールゲートCGxを有するMOSFETとが互いに隣接しており、メモリゲートMGx上にコントロールゲートCGxの一部が乗り上げている。このメモリセルMCxの製造方法を概略する。   FIG. 14 shows a memory cell MCx that the present inventors are examining. FIG. 15 shows a cross section of the memory gate MGx of FIG. The MOSFET having the memory gate MGx and the MOSFET having the control gate CGx are adjacent to each other, and a part of the control gate CGx rides on the memory gate MGx. A method for manufacturing the memory cell MCx will be outlined.

まず、基板1の表面から深い領域に第1n型半導体領域6a、第2n型半導体領域6bを形成した後、p型ウエル7を形成する。次いで、熱酸化によって、基板1の主面上に酸化シリコン膜8、窒化シリコン膜9aと酸窒化シリコン膜9bからなる電荷蓄積層9を形成し、導電性を有するポリシリコン膜10および絶縁膜11を形成した後、パターニングによってメモリゲートMGxを形成する。   First, after forming the first n-type semiconductor region 6a and the second n-type semiconductor region 6b in a deep region from the surface of the substrate 1, the p-type well 7 is formed. Next, the silicon oxide film 8, the silicon nitride film 9a, and the charge storage layer 9 made of the silicon oxynitride film 9b are formed on the main surface of the substrate 1 by thermal oxidation, and the conductive polysilicon film 10 and insulating film 11 are formed. Then, a memory gate MGx is formed by patterning.

次いで、メモリゲートMGxを覆うように半導体基板1の全面に酸化シリコン膜を堆積した後、これを異方性のドライエッチングによりエッチバックすることによって、メモリゲートMGxの両側壁にスペーサ14を形成し、その他では半導体基板1の表面を露出する。次いで、メモリゲートMGxの片側に低濃度n型半導体領域13を形成する。   Next, a silicon oxide film is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 1 so as to cover the memory gate MGx, and then etched back by anisotropic dry etching to form spacers 14 on both side walls of the memory gate MGx. In other cases, the surface of the semiconductor substrate 1 is exposed. Next, the low concentration n-type semiconductor region 13 is formed on one side of the memory gate MGx.

次いで、ドライエッチングによって受けたダメージを回復するために、露出した基板1の表面に対して犠牲酸化を行い、図15(a)に示すように、例えば6nm程度の酸化シリコン膜15を形成する。この犠牲酸化として本発明者らは、ウエット酸化を行う。具体的には、850℃程度、20分間程度で酸化を行う。   Next, in order to recover the damage received by the dry etching, sacrificial oxidation is performed on the exposed surface of the substrate 1 to form a silicon oxide film 15 of about 6 nm, for example, as shown in FIG. As the sacrificial oxidation, the present inventors perform wet oxidation. Specifically, the oxidation is performed at about 850 ° C. for about 20 minutes.

次いで、酸化シリコン膜15を除去した後、半導体基板1上にゲート絶縁膜20を形成し、メモリゲートMGxを覆うように導電性を有するポリシリコン膜21を形成してパターニングすることによって、一部がメモリゲートMGxに乗り上げたコントロールゲートCGxを形成する。   Next, after removing the silicon oxide film 15, a gate insulating film 20 is formed on the semiconductor substrate 1, and a conductive polysilicon film 21 is formed and patterned so as to cover the memory gate MGx. Forms a control gate CGx on the memory gate MGx.

次いで、コントロールゲートCGxの片側に低濃度n型半導体領域24を形成し、半導体基板1の全面に酸化シリコン膜を堆積した後、これを異方性のドライエッチングによりエッチバックすることによって、コントロールゲートCGxの両側壁にスペーサ29を形成し、その他では半導体基板1の表面を露出する。次いで、メモリゲートMGxおよびコントロールゲートCGxのそれぞれの片側に高濃度n型半導体領域30を形成し、シリサイド層35を形成することによって、メモリセルMCxが完成する。   Next, a low-concentration n-type semiconductor region 24 is formed on one side of the control gate CGx, a silicon oxide film is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 1, and then etched back by anisotropic dry etching. Spacers 29 are formed on both side walls of the CGx, and otherwise the surface of the semiconductor substrate 1 is exposed. Next, the high concentration n-type semiconductor region 30 is formed on one side of each of the memory gate MGx and the control gate CGx, and the silicide layer 35 is formed, thereby completing the memory cell MCx.

しかしながら、このメモリセルMCxにおいて、例えば誤書き込み・誤消去などのメモリセル特性において、マージン不良が発生した。そこで、本発明者らは、メモリセルMCxの断面観察を行ったところ、図15(a)(b)に示すように、スペーサ14形成のエッチバックによる基板1ダメージ除去のために行っている犠牲酸化において、スペーサ14およびメモリゲートMGの端部下ではバーズビークである酸化シリコン膜15aが形成され、また、ポリシリコン膜10の側面には酸化シリコン膜15bが形成されていた。このことから、本発明者らは、スペーサ14形成のエッチバックによる基板1ダメージ除去のために行っている犠牲酸化の膜厚に依存してメモリゲートMGx端のバーズビークとなる酸化シリコン膜15a量が変動すること、および酸化シリコン膜15b量によってメモリゲートMGxの形状が変化することによってメモリセル特性に影響を与えてしまうことを見出した。これにより、メモリモジュール(メモリアレイ)内の消去特性バラツキにより、消去後のモジュール内のしきい値分布(バラツキ)が多くなり、マージン性不良の一因となることが考えられる。   However, in this memory cell MCx, a margin defect has occurred in memory cell characteristics such as erroneous writing / erase, for example. Therefore, the present inventors conducted cross-sectional observation of the memory cell MCx, and as shown in FIGS. 15A and 15B, sacrifices performed for removing the substrate 1 damage by etching back the spacer 14 formation. In the oxidation, a silicon oxide film 15a, which is a bird's beak, is formed under the ends of the spacer 14 and the memory gate MG, and a silicon oxide film 15b is formed on the side surface of the polysilicon film 10. Therefore, the present inventors have determined that the amount of the silicon oxide film 15a that becomes a bird's beak at the end of the memory gate MGx depends on the film thickness of the sacrificial oxidation performed for removing damage to the substrate 1 by etching back the spacer 14 formation. It has been found that the memory cell characteristics are affected by the variation and the shape of the memory gate MGx depending on the amount of the silicon oxide film 15b. As a result, the threshold distribution (variation) in the module after erasure increases due to the erasure characteristic variation in the memory module (memory array), which may contribute to a marginal defect.

本発明の目的は、互いに隣接する第1、第2電界効果トランジスタを持つ不揮発性メモリのモジュール内のしきい値バラツキを低減することのできる技術を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a technique capable of reducing threshold variations in a module of a nonvolatile memory having first and second field effect transistors adjacent to each other.

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。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

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。   Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

本発明による半導体装置の製造技術は、まず、半導体基板の主面上に堆積した第1電極材料膜をパターニングすることによって第1電界効果トランジスタの第1ゲートを形成する。次いで、前記第1ゲートを覆うように堆積した第1絶縁膜をエッチバックすることによって前記第1ゲートの側壁に第1スペーサを形成すると共に、前記半導体基板の表面を露出する。次いで、露出した前記半導体基板の表面に対してラジカル酸化をする。次いで、前記第1ゲートを覆うように堆積した電極材料膜をパターニングすることによって前記第1ゲート上に一部が乗り上げるように第2電界効果トランジスタの第2ゲートを形成するものである。   In the semiconductor device manufacturing technique according to the present invention, first the first gate of the first field effect transistor is formed by patterning the first electrode material film deposited on the main surface of the semiconductor substrate. Next, by etching back the first insulating film deposited so as to cover the first gate, a first spacer is formed on the side wall of the first gate, and the surface of the semiconductor substrate is exposed. Next, radical oxidation is performed on the exposed surface of the semiconductor substrate. Next, the electrode material film deposited so as to cover the first gate is patterned to form the second gate of the second field effect transistor so that a part of the electrode material film runs on the first gate.

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。   Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.

本発明の半導体装置の製造技術によれば、不揮発性メモリのモジュール内のしきい値バラツキを低減することができる。   According to the semiconductor device manufacturing technique of the present invention, it is possible to reduce threshold variation in a module of a nonvolatile memory.

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、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.

(実施の形態1)
本発明の実施の形態1で示す半導体装置は、互いに隣接する第1、第2電界効果トランジスタ(例えば、MOSFET:Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)を持ち、第1電界効果トランジスタの第1ゲート電極上に第2電界効果トランジスタの第2ゲート電極の一部が乗り上げている構造の不揮発性メモリを備えたものである。このような不揮発性メモリを備えた半導体装置は、例えばIC(Integrated Circuit)カード(メモリカード)に使用される。
(Embodiment 1)
The semiconductor device shown in the first embodiment of the present invention has first and second field effect transistors (for example, MOSFETs: Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) adjacent to each other on the first gate electrode of the first field effect transistor. And a non-volatile memory having a structure in which a part of the second gate electrode of the second field effect transistor is mounted. A semiconductor device provided with such a non-volatile memory is used for an IC (Integrated Circuit) card (memory card), for example.

図1〜図11には、本発明の実施の形態による製造工程中の半導体装置の要部が示されており、その要部としてメモリセル部、低圧系MOS部、高圧系MOS部および容量部が示されている。例えば図11に示すように、メモリセル部には上記不揮発性メモリのメモリセルMC1、MC2が形成され、低圧系MOS部には低耐圧のpチャネル型MOSFET(Q1)およびnチャネル型MOSFET(Q2)が形成され、高圧系MOS部には高耐圧のpチャネル型MOSFET(Q3)およびnチャネル型MOSFET(Q4)が形成され、容量部には容量素子MIMが形成される。   1 to 11 show the main part of the semiconductor device during the manufacturing process according to the embodiment of the present invention. The main part includes a memory cell part, a low-voltage MOS part, a high-voltage MOS part, and a capacitor part. It is shown. For example, as shown in FIG. 11, memory cells MC1 and MC2 of the non-volatile memory are formed in the memory cell portion, and a low breakdown voltage p-channel MOSFET (Q1) and an n-channel MOSFET (Q2) are formed in the low-voltage MOS portion. ), A high breakdown voltage p-channel MOSFET (Q3) and an n-channel MOSFET (Q4) are formed in the high-voltage MOS portion, and a capacitive element MIM is formed in the capacitor portion.

まず、図1に示すように、例えばp型のシリコン(Si)単結晶からなる半導体基板(以下、「基板」と略する)1の主面(素子形成面)上に表面酸化膜2、窒化シリコン膜3を形成した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術によって素子分離形成領域の窒化シリコン膜3および表面酸化膜2を除去し、さらにエッチング技術によって素子分離形成領域の基板1に溝4を形成する。   First, as shown in FIG. 1, a surface oxide film 2 is formed on a main surface (element formation surface) of a semiconductor substrate (hereinafter abbreviated as “substrate”) 1 made of p-type silicon (Si) single crystal, for example. After the silicon film 3 is formed, the silicon nitride film 3 and the surface oxide film 2 in the element isolation formation region are removed by a photolithography technique and an etching technique, and a groove 4 is formed in the substrate 1 in the element isolation formation area by an etching technique. .

続いて、溝4が形成されることによって露出した基板1の表面に酸化処理を施した後、溝4を埋め込むように基板1上に酸化シリコン膜を堆積し、表面研磨することによって、図2に示すように、その酸化シリコン膜からなる素子分離5を形成する。なお、素子分離溝5が形成された後、窒化シリコン膜3および表面酸化膜2が除去されている。   Subsequently, after the surface of the substrate 1 exposed by forming the grooves 4 is oxidized, a silicon oxide film is deposited on the substrate 1 so as to embed the grooves 4, and the surface is polished. As shown in FIG. 2, an element isolation 5 made of the silicon oxide film is formed. Note that after the element isolation trench 5 is formed, the silicon nitride film 3 and the surface oxide film 2 are removed.

続いて、図3に示すように、イオン注入技術によって基板1の表面から深い領域に第1n型半導体領域6a、第2n型半導体領域6bを形成した後、イオン注入技術によって所定の領域にp型ウエル7を形成する。次いで、熱酸化によって、基板1の主面上に酸化シリコン膜8を形成し、CVD技術によって、その酸化シリコン膜8上に窒化シリコン膜と酸窒化シリコン膜からなる電荷蓄積層9を形成する。次いで、CVD技術によって電荷蓄積層9上に電極材料膜であるポリシリコン膜10し、このポリシリコン膜10の内部へイオン注入技術によってn型不純物(例えば、リン)を注入してポリシリコン膜10の導電性を確保した後、ポリシリコン膜10上に絶縁膜11を堆積する。なお、ここでは、ポリシリコン膜10を形成した後にイオン注入技術を用いてn型不純物をポリシリコン膜10に注入したが、ポリシリコン膜10を形成する際に、n型不純物を添加しても良い。   Subsequently, as shown in FIG. 3, after a first n-type semiconductor region 6a and a second n-type semiconductor region 6b are formed in a deep region from the surface of the substrate 1 by an ion implantation technique, a p-type is formed in a predetermined region by the ion implantation technique. Well 7 is formed. Next, a silicon oxide film 8 is formed on the main surface of the substrate 1 by thermal oxidation, and a charge storage layer 9 made of a silicon nitride film and a silicon oxynitride film is formed on the silicon oxide film 8 by a CVD technique. Next, a polysilicon film 10 as an electrode material film is formed on the charge storage layer 9 by the CVD technique, and an n-type impurity (for example, phosphorus) is implanted into the polysilicon film 10 by an ion implantation technique to form the polysilicon film 10. After ensuring the conductivity, an insulating film 11 is deposited on the polysilicon film 10. Here, after the polysilicon film 10 is formed, an n-type impurity is implanted into the polysilicon film 10 by using an ion implantation technique. However, when the polysilicon film 10 is formed, the n-type impurity may be added. good.

続いて、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術によって、後述する第1ゲートを形成する領域の絶縁膜11を残し、その絶縁膜11をマスクとしてポリシリコン膜10をパターニングし、さらに電荷蓄積層9および酸化シリコン膜8を除去して、図4に示すように、第1ゲート12を形成する。ここでメモリセル部の第1ゲート12は、メモリゲートMGとなる。次いで、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入技術によって、メモリセル部の基板1であって、メモリゲートMGの片側に低濃度n型半導体領域13を形成する。   Subsequently, the insulating film 11 in a region for forming a first gate to be described later is left by photolithography technique and etching technique, the polysilicon film 10 is patterned using the insulating film 11 as a mask, and the charge storage layer 9 and silicon oxide are further patterned. The film 8 is removed and a first gate 12 is formed as shown in FIG. Here, the first gate 12 of the memory cell portion becomes the memory gate MG. Next, a low concentration n-type semiconductor region 13 is formed on one side of the memory gate MG on the substrate 1 of the memory cell portion by photolithography and ion implantation techniques.

続いて、メモリゲートMGを覆うように基板1の全面に絶縁膜である酸化シリコン膜を堆積した後、これを異方性のドライエッチングによりエッチバックすることによって、図5に示すように、第1ゲート12の両側壁にスペーサ14を形成する。すなわち、第1ゲートの両側壁には酸化シリコン膜を残存させ、その他では基板1の表面を露出することとなる。   Subsequently, after depositing a silicon oxide film, which is an insulating film, over the entire surface of the substrate 1 so as to cover the memory gate MG, this is etched back by anisotropic dry etching, as shown in FIG. Spacers 14 are formed on both side walls of one gate 12. That is, the silicon oxide film is left on both side walls of the first gate, and otherwise the surface of the substrate 1 is exposed.

次いで、ドライエッチングによって受けたダメージを回復するために、露出した基板1の表面に対して犠牲酸化を行い、図12(a)に示すように、例えば6nm程度の酸化シリコン膜15を形成する。この犠牲酸化として本実施の形態では、ラジカル酸化を行う。具体的には、大気圧より減圧しながら基板1を加熱した状態で、950℃程度、1分程度、水素ガスと酸素ガスとを露出した基板1上で酸化、すなわちISSG(In-Situ Steam Generation)酸化を行う。なお、犠牲酸化によって形成された酸化シリコン膜15は、高圧系MOS部のゲート絶縁膜形成前の洗浄において除去する。   Next, in order to recover the damage received by dry etching, sacrificial oxidation is performed on the exposed surface of the substrate 1 to form a silicon oxide film 15 of about 6 nm, for example, as shown in FIG. In this embodiment, radical oxidation is performed as the sacrificial oxidation. Specifically, in a state where the substrate 1 is heated while being depressurized from the atmospheric pressure, oxidation is performed on the substrate 1 where hydrogen gas and oxygen gas are exposed at about 950 ° C. for about 1 minute, that is, ISSG (In-Situ Steam Generation). ) Oxidize. Note that the silicon oxide film 15 formed by sacrificial oxidation is removed by cleaning before forming the gate insulating film in the high-voltage MOS portion.

このように本実施の形態1では、犠牲酸化としてISSG酸化を用いることによって、図12(b)に示すように、スペーサ14およびメモリゲートMGの端部下ではバーズビークである酸化シリコン膜15aの形成を抑制することができる。図15を参照して説明したように、メモリゲートMGの端部における酸化シリコン膜15aのウエット酸化による形成は、誤書き込み・誤消去の原因となる。このようにウエット酸化でのプロセスでは、スペーサ14を介して酸化材がメモリゲートMG端へ到達して酸化を進行させていたのに対し、ラジカル酸化のプロセスでは酸化材がメモリゲートMG端へ到達できないため酸化されずに、酸化シリコン膜15aの形状を少なくすることができる。すなわち、ISSG酸化によってスペーサ14およびメモリゲートMGの端部下の酸化シリコン膜15aの形成を抑制することで、不揮発性メモリの誤書き込み・誤消去の発生を防止することができる。   As described above, in the first embodiment, by using ISSG oxidation as the sacrificial oxidation, as shown in FIG. 12B, the formation of the silicon oxide film 15a that is a bird's beak is formed under the end portions of the spacer 14 and the memory gate MG. Can be suppressed. As described with reference to FIG. 15, formation of the silicon oxide film 15a by wet oxidation at the end of the memory gate MG causes erroneous writing / erase. As described above, in the wet oxidation process, the oxide material reaches the end of the memory gate MG via the spacers 14 to advance the oxidation, whereas in the radical oxidation process, the oxide material reaches the end of the memory gate MG. Since it cannot be oxidized, the shape of the silicon oxide film 15a can be reduced without being oxidized. That is, by suppressing the formation of the silicon oxide film 15a below the end portions of the spacer 14 and the memory gate MG by ISSG oxidation, it is possible to prevent erroneous writing / erasing of the nonvolatile memory.

また、犠牲酸化としてISSG酸化を用いることによって、図12(b)に示すように、ポリシリコン膜10の側面に酸化シリコン膜15bの形成を抑制することができる。図15を参照して説明したように、ポリシリコン膜10の側面に酸化シリコン膜15bの形成は、メモリゲートMGの形状ばらつきの原因となる。このようにウエット酸化でのプロセスでは、スペーサ14を介して酸化材がメモリゲートMG側壁へ到達して酸化を進行させていたのに対し、ラジカル酸化のプロセスでは酸化材がメモリゲートMG側壁へ到達できないため酸化されずに、酸化シリコン膜15bの形状を少なくすることができる。すなわち、ISSG酸化によってポリシリコン膜10の側面に酸化シリコン膜15bの形成を抑制することで、微細化されたメモリゲートMGであっても、その形状ばらつきの発生を防止することができる。   Further, by using ISSG oxidation as sacrificial oxidation, the formation of the silicon oxide film 15b on the side surface of the polysilicon film 10 can be suppressed as shown in FIG. As described with reference to FIG. 15, the formation of the silicon oxide film 15b on the side surface of the polysilicon film 10 causes variation in the shape of the memory gate MG. As described above, in the wet oxidation process, the oxide material reaches the side wall of the memory gate MG via the spacer 14, and the oxidation progresses, whereas in the radical oxidation process, the oxide material reaches the side wall of the memory gate MG. Since it cannot be oxidized, the shape of the silicon oxide film 15b can be reduced without being oxidized. That is, by suppressing the formation of the silicon oxide film 15b on the side surface of the polysilicon film 10 by ISSG oxidation, it is possible to prevent the occurrence of variation in the shape of the miniaturized memory gate MG.

続いて、図6に示すように、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入技術によって高圧系MOS部の所定の領域にn型ウエル16、低圧系MOS部の所定の領域にn型ウエル17およびp型ウエル18を形成した後、フォトリソグラフィ技術および熱酸化によって高耐圧系MOS部の基板1上にゲート絶縁膜19を形成する。なお、このゲート絶縁膜19を形成する前の洗浄によって酸化シリコン膜15aは除去されている。   Subsequently, as shown in FIG. 6, an n-type well 16 is formed in a predetermined region of the high-voltage system MOS portion, and an n-type well 17 and a p-type well 18 are formed in a predetermined region of the low-voltage system MOS portion by photolithography technique and ion implantation technique. Then, a gate insulating film 19 is formed on the substrate 1 of the high voltage MOS part by photolithography and thermal oxidation. Note that the silicon oxide film 15a is removed by cleaning before the gate insulating film 19 is formed.

続いて、図7に示すように、フォトリソグラフィ技術および熱酸化によってメモリセル部および低圧系MOS部の基板1上にゲート絶縁膜20を形成した後、CVD技術によって第1ゲート12を覆うように基板1上に電極材料膜であるポリシリコン膜21を堆積する。次いで、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入技術によって、低圧系MOS部の所定の領域(n型ウエル17の領域)を除いた領域では、ポリシリコン膜21の内部へn型不純物を注入してポリシリコン膜21の導電性を確保し、低圧系MOS部の所定の領域では、ポリシリコン膜21の内部へp型不純物を注入してポリシリコン膜21の導電性を確保した後、ポリシリコン膜21上に絶縁膜22を堆積する。   Subsequently, as shown in FIG. 7, a gate insulating film 20 is formed on the substrate 1 of the memory cell portion and the low-voltage MOS portion by photolithography technology and thermal oxidation, and then the first gate 12 is covered by CVD technology. A polysilicon film 21 as an electrode material film is deposited on the substrate 1. Next, in a region excluding a predetermined region (region of the n-type well 17) of the low-voltage MOS portion by photolithography technology and ion implantation technology, an n-type impurity is implanted into the polysilicon film 21 to form a polysilicon film. In a predetermined region of the low-voltage MOS portion, p-type impurities are implanted into the polysilicon film 21 to ensure the conductivity of the polysilicon film 21, and then on the polysilicon film 21. An insulating film 22 is deposited.

続いて、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術によって、後述する第2ゲートを形成する領域の絶縁膜22を残し、その絶縁膜22をマスクとしてポリシリコン膜21をパターニングし、さらにゲート絶縁膜19、20を除去して、図8に示すように、第2ゲート23を形成する。ここでメモリセル部の第2ゲート23は、コントロールゲートCGとなる。なお、本実施の形態で示す製造工程中において、最初に形成されるゲート電極を第1ゲートとし、次に形成されるゲート電極を第2ゲートとしている。   Subsequently, by using a photolithography technique and an etching technique, an insulating film 22 in a region for forming a second gate described later is left, the polysilicon film 21 is patterned using the insulating film 22 as a mask, and the gate insulating films 19 and 20 are further formed. As a result, the second gate 23 is formed as shown in FIG. Here, the second gate 23 of the memory cell portion becomes the control gate CG. Note that in the manufacturing process described in this embodiment mode, a gate electrode formed first is a first gate, and a gate electrode formed next is a second gate.

続いて、図9に示すように、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入技術によって、メモリセル部のp型ウエル7に低濃度n型半導体領域24、低圧系MOS部のp型ウエル18に低濃度n型半導体領域25および高圧系MOS部のp型ウエル7に低濃度n型半導体領域26を形成する。次いで、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入技術によって、高圧系MOS部のn型ウエル16に低濃度p型半導体領域27および低圧系MOS部のn型ウエル17に低濃度p型半導体領域28を形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 9, the low concentration n-type semiconductor region 24 is formed in the p-type well 7 of the memory cell portion and the low concentration n-type is formed in the p-type well 18 of the low-voltage MOS portion by photolithography technique and ion implantation technique. A low-concentration n-type semiconductor region 26 is formed in the semiconductor region 25 and the p-type well 7 of the high-voltage MOS portion. Next, a low-concentration p-type semiconductor region 27 is formed in the n-type well 16 of the high-voltage MOS portion and a low-concentration p-type semiconductor region 28 is formed in the n-type well 17 of the low-voltage MOS portion by photolithography technology and ion implantation technology.

次いで、第1ゲート12および第2ゲート23を覆うように基板1の全面に絶縁膜である酸化シリコン膜を堆積した後、異方性のドライエッチングによりエッチバックすることによって、第2ゲート23の両側壁にスペーサ29を形成する。   Next, a silicon oxide film, which is an insulating film, is deposited on the entire surface of the substrate 1 so as to cover the first gate 12 and the second gate 23, and then etched back by anisotropic dry etching. Spacers 29 are formed on both side walls.

続いて、図10に示すように、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入技術によって、メモリセル部では高濃度n型半導体領域30を形成し、また低圧系MOS部では高濃度n型半導体領域31および高濃度p型半導体領域33を形成し、また高圧系MOS部では高濃度n型半導体領域32および高濃度p型半導体領域34を形成する。これらは第1ゲート12、スペーサ14、第2ゲート23およびスペーサ29をマスクとして自己整合的に形成される。次いで、サリサイド(Salicide:Self Align silicide)技術によって、基板1の表面、第1ゲート12および第2ゲート23上に、例えばコバルトシリサイド(CoSix)などのようなシリサイド層35を形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 10, a high concentration n-type semiconductor region 30 is formed in the memory cell portion by a photolithography technique and an ion implantation technique, and a high concentration n-type semiconductor region 31 and a high concentration are formed in the low-voltage MOS portion. A p-type semiconductor region 33 is formed, and a high-concentration n-type semiconductor region 32 and a high-concentration p-type semiconductor region 34 are formed in the high-voltage MOS portion. These are formed in a self-aligned manner using the first gate 12, the spacer 14, the second gate 23 and the spacer 29 as a mask. Next, a silicide layer 35 such as cobalt silicide (CoSix) is formed on the surface of the substrate 1, the first gate 12 and the second gate 23 by a salicide (Salicide: Self Align silicide) technique.

このようにしてメモリセル部ではメモリセルMC1、MC2を形成し、また低圧系MOS部では低耐圧pチャネル型MOSFET(Q1)および低耐圧nチャネル型MOSFET(Q2)を形成し、また高圧系MOS部では高耐圧pチャネル型MOSFET(Q3)および高耐圧nチャネル型MOSFET(Q4)、また容量部では容量素子MIMを形成する。   In this manner, the memory cells MC1 and MC2 are formed in the memory cell portion, and the low breakdown voltage p-channel MOSFET (Q1) and the low breakdown voltage n-channel MOSFET (Q2) are formed in the low-voltage MOS portion. A high breakdown voltage p-channel MOSFET (Q3) and a high breakdown voltage n-channel MOSFET (Q4) are formed in the portion, and a capacitive element MIM is formed in the capacitance portion.

続いて、図11に示すように、メモリセルMC1、MC2、低耐圧pチャネル型MOSFET(Q1)、低耐圧nチャネル型MOSFET(Q2)、高耐圧pチャネル型MOSFET(Q3)および高耐圧nチャネル型MOSFET(Q4)を覆うように絶縁膜36を形成した後、CVD技術によって基板1上に層間絶縁膜37を形成し、層間絶縁膜37にコンタクトホール38を形成する。次いで、コンタクトホール38内にプラグ39を形成する。プラグ39は、例えばチタン(Ti)および窒化チタン(TiN)の積層膜からなる薄いバリア膜と、そのバリア膜に包まれるように形成されたタングステン(W)またはアルミニウム(Al)等からなる相対的厚い導体膜とを有している。その後、層間絶縁膜37上に、例えばタングステンまたはアルミニウム(Al)等からなる第1層配線M1を形成する。これ以降は、通常の半導体装置の製造工程を経て不揮発性メモリを有する半導体装置を製造する。   Subsequently, as shown in FIG. 11, the memory cells MC1, MC2, the low breakdown voltage p-channel MOSFET (Q1), the low breakdown voltage n-channel MOSFET (Q2), the high breakdown voltage p-channel MOSFET (Q3), and the high breakdown voltage n-channel. After forming the insulating film 36 so as to cover the type MOSFET (Q4), an interlayer insulating film 37 is formed on the substrate 1 by the CVD technique, and a contact hole 38 is formed in the interlayer insulating film 37. Next, a plug 39 is formed in the contact hole 38. The plug 39 is made of, for example, a thin barrier film made of a laminated film of titanium (Ti) and titanium nitride (TiN), and a relative film made of tungsten (W) or aluminum (Al) formed so as to be enclosed by the barrier film. And a thick conductor film. Thereafter, a first layer wiring M1 made of, for example, tungsten or aluminum (Al) is formed on the interlayer insulating film 37. Thereafter, a semiconductor device having a nonvolatile memory is manufactured through a normal semiconductor device manufacturing process.

ここで、本実施の形態に係るメモリセルMC1を選択メモリセルとした場合の書き込み、消去および読み出しの各動作について説明する。ここでは、電荷蓄積層9に電子を注入することを「書き込み」、ホールを注入することを「消去」とそれぞれ定義する。本実施の形態で示すメモリセルでは、基板1から電荷蓄積層9へ電子を注入して書き込み動作を行い、電荷蓄積層9からメモリゲートMG(ポリシリコン膜10)へ電子を引き抜いて消去動作を行うものである。   Here, writing, erasing, and reading operations when the memory cell MC1 according to the present embodiment is a selected memory cell will be described. Here, injecting electrons into the charge storage layer 9 is defined as “writing”, and injecting holes is defined as “erasing”. In the memory cell shown in the present embodiment, electrons are injected from the substrate 1 to the charge storage layer 9 to perform a write operation, and electrons are extracted from the charge storage layer 9 to the memory gate MG (polysilicon film 10) to perform an erase operation. Is what you do.

まず、データの読み出し動作に際しては、選択したメモリセルMC1のドレイン領域(高濃度n型半導体領域30)に、例えば1V程度、コントロールゲートCGに、例えば1.5V程度、選択したメモリセルMC1のソース領域(高濃度n型半導体領域30)、メモリゲートMGおよび基板1に、例えば0(零)Vを印加して、コントロールゲートCGを有する選択用MOSFETをオンする。この時、メモリゲートMGを有するメモリ用MOSFETの電荷蓄積層9中の電子の有無によりメモリ用MOSFETのしきい値電圧が変化し、ドレイン領域とソース領域との間に電流が流れたり、流れなかったりするので、これにより、記憶データを読み出す。   First, in the data read operation, the source of the selected memory cell MC1 is, for example, about 1 V in the drain region (high-concentration n-type semiconductor region 30) of the selected memory cell MC1, and about 1.5 V, for example, in the control gate CG. For example, 0 (zero) V is applied to the region (high-concentration n-type semiconductor region 30), the memory gate MG, and the substrate 1 to turn on the selection MOSFET having the control gate CG. At this time, the threshold voltage of the memory MOSFET changes depending on the presence or absence of electrons in the charge storage layer 9 of the memory MOSFET having the memory gate MG, and a current flows between the drain region and the source region or does not flow. As a result, the stored data is read out.

また、データの消去動作に際しては、選択したメモリセルMC1のドレイン領域、ソース領域および基板1に、例えば0(零)V、コントロールゲートCGに、例えば1.5V程度、メモリゲートMGに、例えば14V程度を印加する。これにより、電荷蓄積層9中の電子をトンネル放出によりメモリゲートMG側に逃がし、データを消去する。   In the data erasing operation, the drain region, the source region, and the substrate 1 of the selected memory cell MC1 are, for example, 0 (zero) V, the control gate CG is, for example, about 1.5 V, and the memory gate MG is, for example, 14 V Apply degree. As a result, electrons in the charge storage layer 9 escape to the memory gate MG side by tunnel emission, and data is erased.

さらに、データの書き込みは、ソースサイド・ホットエレクトロン注入方式を採用している。データの書き込み動作に際しては、選択したメモリセルMC1のドレイン領域および基板1に、例えば0(零)V、コントロールゲートCGに、例えば1.5V程度、メモリゲートMGに、例えば12V程度、選択したメモリセルMCのソース領域に、例えば6V程度を印加する。これにより、メモリセルMC1のチャネルで発生したホットエレクトロンを電荷蓄積層9に注入し、データを書き込む。   Further, the data write employs the source side hot electron injection method. In the data write operation, the selected memory cell MC1 has a drain region and the substrate 1, for example, 0 (zero) V, the control gate CG, for example, about 1.5 V, and the memory gate MG, for example, about 12 V, the selected memory. For example, about 6 V is applied to the source region of the cell MC. As a result, hot electrons generated in the channel of the memory cell MC1 are injected into the charge storage layer 9 to write data.

図13には、本発明の実施の形態1におけるメモリセルMC1および本発明者らが検討したメモリセルMCxの消去後のメモリモジュール(メモリアレイ)内のしきい値バラツキ比を示す。なお、メモリセルMCxの消去後モジュール内のしきい値バラツキを100%として、メモリセルMC1の消去後モジュール内のしきい値バラツキ比を示している。このしきい値バラツキ比において、メモリセルMC1は、メモリセルMCxに対して、消去後のしきい値バラツキが約7.5%低減していることがわかる。すなわち、前述したように、本実施の形態1では犠牲酸化としてラジカル酸化を用いることによって、消去後のしきい値バラツキを低減することができる。   FIG. 13 shows the threshold value variation ratio in the memory module (memory array) after erasing the memory cell MC1 in the first embodiment of the present invention and the memory cell MCx studied by the present inventors. The threshold value variation ratio in the module after erasure of the memory cell MC1 is shown with the threshold value variation in the module after erasure of the memory cell MCx as 100%. It can be seen that in this threshold value variation ratio, the memory cell MC1 has a threshold variation after erasure reduced by about 7.5% with respect to the memory cell MCx. That is, as described above, in the first embodiment, by using radical oxidation as sacrificial oxidation, it is possible to reduce threshold variation after erasure.

(実施の形態2)
前記実施の形態1では、犠牲酸化としてラジカル酸化を用いた場合について説明したが、本発明の実施の形態2では、犠牲酸化にドライ酸化を用いた場合について説明する。なお、犠牲酸化以外、例えば不揮発性メモリの構造などは前記実施の形態1と同様である。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the case where radical oxidation is used as the sacrificial oxidation has been described. In the second embodiment of the present invention, the case where dry oxidation is used as the sacrificial oxidation will be described. Except for sacrificial oxidation, the structure of the nonvolatile memory, for example, is the same as that of the first embodiment.

図12(a)に示すように、ドライエッチングによって受けたダメージを回復するために、露出した基板1の表面に対して犠牲酸化を行い、例えば6nm程度の酸化シリコン膜15を形成する。この犠牲酸化として本実施の形態2では、ドライ酸化を行う。具体的には、1000℃程度、60秒の急速熱酸化(RTO:Rapid Thermal Oxidation)を行う。なお、犠牲酸化によって形成された酸化シリコン膜15は、高圧系MOS部のゲート絶縁膜形成前の洗浄において除去する。   As shown in FIG. 12A, in order to recover the damage caused by dry etching, sacrificial oxidation is performed on the exposed surface of the substrate 1 to form, for example, a silicon oxide film 15 of about 6 nm. As this sacrificial oxidation, dry oxidation is performed in the second embodiment. Specifically, rapid thermal oxidation (RTO) is performed at about 1000 ° C. for 60 seconds. Note that the silicon oxide film 15 formed by sacrificial oxidation is removed by cleaning before forming the gate insulating film in the high-voltage MOS portion.

このように本実施の形態2では、犠牲酸化として急速熱酸化を用いることによって、図12(b)に示すように、スペーサ14およびメモリゲートMGの端部下では酸化シリコン膜15aの形成を抑制することができる。図15を参照して説明したように、メモリゲートMGの端部における酸化シリコン膜15aの形成は、誤書き込み・誤消去の原因となる。すなわち、ISSG酸化によってスペーサ14およびメモリゲートMGの端部下の酸化シリコン膜15aの形成を抑制することで、不揮発性メモリの誤書き込み・誤消去の発生を防止することができる。   As described above, in the second embodiment, by using rapid thermal oxidation as sacrificial oxidation, as shown in FIG. 12B, the formation of the silicon oxide film 15a is suppressed under the end portions of the spacer 14 and the memory gate MG. be able to. As described with reference to FIG. 15, the formation of the silicon oxide film 15a at the end of the memory gate MG causes erroneous writing / erase. That is, by suppressing the formation of the silicon oxide film 15a below the end portions of the spacer 14 and the memory gate MG by ISSG oxidation, it is possible to prevent erroneous writing / erasing of the nonvolatile memory.

また、犠牲酸化として急速熱酸化を用いることによって、図12(b)に示すように、ポリシリコン膜10の側面に酸化シリコン膜15bの形成を抑制することができる。図15を参照して説明したように、ポリシリコン膜10の側面に酸化シリコン膜15bの形成は、メモリゲートMGの形状ばらつきの原因となる。すなわち、急速熱酸化によってポリシリコン膜10の側面に酸化シリコン膜15bの形成を抑制することで、微細化されたメモリゲートMGであっても、その形状ばらつきの発生を防止することができる。   Further, by using rapid thermal oxidation as sacrificial oxidation, formation of the silicon oxide film 15b on the side surface of the polysilicon film 10 can be suppressed as shown in FIG. As described with reference to FIG. 15, the formation of the silicon oxide film 15b on the side surface of the polysilicon film 10 causes variation in the shape of the memory gate MG. In other words, by suppressing the formation of the silicon oxide film 15b on the side surface of the polysilicon film 10 by rapid thermal oxidation, it is possible to prevent the variation in shape of the miniaturized memory gate MG.

さらに、犠牲酸化として急速熱酸化を用いることによって、消去後のしきい値バラツキを低減することができる。   Furthermore, by using rapid thermal oxidation as sacrificial oxidation, threshold variation after erasing can be reduced.

以上、本発明者によってなされた発明を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いうまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

例えば、前記実施の形態では、電荷蓄積層として窒化シリコンを適用した場合について説明したが、アルミナ(Al)などのように絶縁性のトラップ準位を形成できるような材料を適用しても良い。 For example, in the above embodiment, the case where silicon nitride is applied as the charge storage layer has been described. However, a material that can form an insulating trap level, such as alumina (Al 2 O 3 ), is applied. Also good.

本発明は、半導体装置を製造する製造業に幅広く利用されるものである。   The present invention is widely used in the manufacturing industry for manufacturing semiconductor devices.

本発明の実施の形態1における製造工程中の半導体装置を模式的に示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows typically the semiconductor device in the manufacturing process in Embodiment 1 of this invention. 図1に続く製造工程中の半導体装置を模式的に示す要部断面図である。FIG. 2 is a main part cross-sectional view schematically showing the semiconductor device in the manufacturing process following FIG. 1; 図2に続く製造工程中の半導体装置を模式的に示す要部断面図である。FIG. 3 is a main part cross-sectional view schematically showing the semiconductor device in the manufacturing process following FIG. 2; 図3に続く製造工程中の半導体装置を模式的に示す要部断面図である。FIG. 4 is a main part cross-sectional view schematically showing the semiconductor device in the manufacturing process following FIG. 3; 図4に続く製造工程中の半導体装置を模式的に示す要部断面図である。FIG. 5 is a main part cross-sectional view schematically showing the semiconductor device in the manufacturing process following FIG. 4; 図5に続く製造工程中の半導体装置を模式的に示す要部断面図である。FIG. 6 is a main part cross-sectional view schematically showing the semiconductor device in the manufacturing process following FIG. 5; 図6に続く製造工程中の半導体装置を模式的に示す要部断面図である。FIG. 7 is a main part cross-sectional view schematically showing the semiconductor device in the manufacturing process following FIG. 6; 図7に続く製造工程中の半導体装置を模式的に示す要部断面図である。FIG. 8 is a main part cross-sectional view schematically showing the semiconductor device in the manufacturing process following FIG. 7; 図8に続く製造工程中の半導体装置を模式的に示す要部断面図である。FIG. 9 is a main part cross-sectional view schematically showing the semiconductor device in the manufacturing process following FIG. 8; 図9に続く製造工程中の半導体装置を模式的に示す要部断面図である。FIG. 10 is a main part cross-sectional view schematically showing the semiconductor device in the manufacturing process following FIG. 9; 図10に続く製造工程中の半導体装置を模式的に示す要部断面図である。FIG. 11 is a main part cross-sectional view schematically showing the semiconductor device in the manufacturing process following FIG. 10; (a)は図5のメモリゲートを模式的に示す断面図であり、(b)は(a)の円囲み部の拡大図である。(A) is sectional drawing which shows typically the memory gate of FIG. 5, (b) is an enlarged view of the encircled part of (a). メモリモジュール内のしきい値バラツキを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the threshold value variation in a memory module. 本発明者らが検討しているメモリセルを模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the memory cell which the present inventors are examining. (a)は図14のメモリゲートを模式的に示す断面図であり、(b)は(a)の円囲み部の拡大図である。(A) is sectional drawing which shows typically the memory gate of FIG. 14, (b) is an enlarged view of the encircled part of (a).

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体基板(基板)
2 表面酸化膜
3 窒化シリコン膜
4 溝
5 素子分離
6a 第1n型半導体領域
6b 第2n型半導体領域
7 p型ウエル
8 酸化シリコン膜
9 電荷蓄積層
9a 窒化シリコン膜
9b 酸窒化シリコン膜
10 ポリシリコン膜
11 絶縁膜
12 第1ゲート
13 低濃度n型半導体領域
14 スペーサ
15、15a、15b 酸化シリコン膜
16、17 n型ウエル
18 p型ウエル
19、20 ゲート絶縁膜
21 ポリシリコン膜
22 絶縁膜
23 第2ゲート
24、25、26 低濃度n型半導体領域
27、28 低濃度p型半導体領域
29 スペーサ
30、31、32 高濃度n型半導体領域
33、34 高濃度p型半導体領域
35 シリサイド層
36 絶縁膜
37 層間絶縁膜
38 コンタクトホール
39 プラグ
CG、CGx コントロールゲート
M1 第1層配線
MC1、MC2、MCx メモリセル
MG、MGx メモリゲート
MIM 容量素子
Q1 低耐圧pチャネル型MOSFET
Q2 低耐圧nチャネル型MOSFET
Q3 高耐圧pチャネル型MOSFET
Q4 高耐圧nチャネル型MOSFET
1 Semiconductor substrate (substrate)
2 surface oxide film 3 silicon nitride film 4 groove 5 element isolation 6a first n-type semiconductor region 6b second n-type semiconductor region 7 p-type well 8 silicon oxide film 9 charge storage layer 9a silicon nitride film 9b silicon oxynitride film 10 polysilicon film 11 Insulating film 12 First gate 13 Low-concentration n-type semiconductor region 14 Spacers 15, 15a, 15b Silicon oxide films 16, 17 n-type well 18 p-type wells 19, 20 Gate insulating film 21 Polysilicon film 22 Insulating film 23 Second Gates 24, 25, 26 Low-concentration n-type semiconductor regions 27, 28 Low-concentration p-type semiconductor regions 29 Spacers 30, 31, 32 High-concentration n-type semiconductor regions 33, 34 High-concentration p-type semiconductor regions 35 Silicide layer 36 Insulating film 37 Interlayer insulating film 38 Contact hole 39 Plug CG, CGx Control gate M1 First layer wiring MC1, M 2, MCx memory cell MG, MGx memory gate MIM capacitance element Q1 low withstand voltage p-channel MOSFET
Q2 Low voltage n-channel MOSFET
Q3 High voltage p-channel MOSFET
Q4 High voltage n-channel MOSFET

Claims (4)

(a)半導体基板の主面上に堆積した第1電極材料膜をパターニングすることによって第1電界効果トランジスタの第1ゲートを形成する工程、
(b)前記第1ゲートを覆うように堆積した第1絶縁膜をエッチバックすることによって前記第1ゲートの側壁に第1スペーサを形成すると共に、前記半導体基板の表面を露出する工程、
(c)前記第1ゲートを覆うように堆積した電極材料膜をパターニングすることによって前記第1ゲート上に一部が乗り上げるように第2電界効果トランジスタの第2ゲートを形成する工程、
を含む半導体装置の製造方法であって、
前記工程(c)の前に、前記工程(b)で露出した前記半導体基板の表面に対してラジカル酸化をすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
(A) forming a first gate of the first field effect transistor by patterning a first electrode material film deposited on the main surface of the semiconductor substrate;
(B) forming a first spacer on the side wall of the first gate by etching back the first insulating film deposited so as to cover the first gate, and exposing the surface of the semiconductor substrate;
(C) forming a second gate of the second field-effect transistor so that a part of the electrode material film is deposited on the first gate by patterning the electrode material film deposited so as to cover the first gate;
A method of manufacturing a semiconductor device including:
Before the step (c), radical oxidation is performed on the surface of the semiconductor substrate exposed in the step (b).
前記ラジカル酸化は、ISSG酸化であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the radical oxidation is ISSG oxidation. (a)半導体基板の主面上に堆積した第1電極材料膜をパターニングすることによって第1電界効果トランジスタの第1ゲートを形成する工程、
(b)前記第1ゲートを覆うように堆積した第1絶縁膜をエッチバックすることによって前記第1ゲートの側壁に第1スペーサを形成すると共に、前記半導体基板の表面を露出する工程、
(c)前記第1ゲートを覆うように堆積した電極材料膜をパターニングすることによって前記第1ゲート上に一部が乗り上げるように第2電界効果トランジスタの第2ゲートを形成する工程、
を含む半導体装置の製造方法であって、
前記工程(c)の前に、前記工程(b)で露出した前記半導体基板の表面に対してドライ酸化をすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
(A) forming a first gate of the first field effect transistor by patterning a first electrode material film deposited on the main surface of the semiconductor substrate;
(B) forming a first spacer on the side wall of the first gate by etching back the first insulating film deposited so as to cover the first gate, and exposing the surface of the semiconductor substrate;
(C) forming a second gate of the second field-effect transistor so that a part of the electrode material film is deposited on the first gate by patterning the electrode material film deposited so as to cover the first gate;
A method of manufacturing a semiconductor device including:
Prior to the step (c), a dry oxidation is performed on the surface of the semiconductor substrate exposed in the step (b).
前記ドライ酸化は、急速熱酸化であることを特徴とする請求項3記載の半導体装置の製造方法。   4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the dry oxidation is rapid thermal oxidation.
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JP2015039029A (en) * 2009-01-15 2015-02-26 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Method for manufacturing semiconductor device

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