JP2853793B2 - メモリ素子の製造方法 - Google Patents

メモリ素子の製造方法

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B69/00Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、不揮発性メモリ素子
を備えた半導体集積回路装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在、メモリ素子の中で、書き込み,消
去可能な不揮発性メモリ素子(例えばフラッシュメモ
リ,EP−ROM)が数多く用いられている。
【0003】この不揮発性メモリ素子を用いた半導体集
積回路は、書き込み,消去を高電圧(例えば12V)で
行なう必要があり、通常のトランジスタ素子を用いた回
路(例えば5V)に比較して、高電圧を考慮した構造が
必要である。
【0004】図8に、不揮発性メモリ素子を用いた従来
の半導体集積回路装置の断面図を示す。この装置は、メ
モリ素子(不揮発性)2と、メモリ素子21とメモリ素
子22との間に配置される素子分離領域4により構成さ
れる。以下、素子分離領域4の説明をする。
【0005】素子分離領域4は、メモリ素子2のゲート
電極(図示せず)を接続するゲート電極接続ライン(ポ
リシリコン配線)6S,フィールド酸化膜8,基板フィ
ールド5を備えている。なお、ポリシリコン配線6S
上には層間絶縁膜(BPSG)60が形成されている。
【0006】ポリシリコン配線6Sに高電圧が印加され
た場合に、ポリシリコン配線6Sと基板フィールド5と
の絶縁性を維持するため、フィールド酸化膜8を十分に
厚くしている。もし、基板フィールド5との絶縁が破壊
されたならば、メモリ素子2間が基板フィールド5にお
いて導通しメモリ素子2の機能を発揮できないことにな
る。
【0007】このように、従来の半導体集積回路装置
は、不揮発性メモリ素子2間の基板フィールド5の絶縁
性を維持して、高電圧を用いていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体集積回路装置においては、次のような問題点があ
った。
【0009】基板フィールド5の絶縁性を維持するため
フィールド酸化膜8を厚くすると、製造上バーズビーク
(bird's beak)長dが長くなってしまう。従って、素
子分離領域4の長さDが長くなり、回路の集積度が上ら
ないという問題があった。
【0010】この発明は、上記の問題点を解決して、半
導体素子間の絶縁性を維持しつつ、集積度を向上させ
しかも製造が容易なメモリ素子の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1のメモリ素子の
製造方法は、半導体基板の上に形成されたフローティン
グゲート上に層間絶縁膜を介して制御電極が形成された
メモリ素子と、メモリ素子とメモリ素子との間に配設さ
れるものであって、各メモリの制御電極を接続する制御
電極接続ラインと、制御電極接続ラインと半導体基板間
に形成されるフィールド酸化膜と、を有するメモリ素子
分離領域、を備えたメモリ素子の製造方法であって、フ
ィールド酸化膜の上にメモリ素子のフローティングゲー
ト形成と同時に導電性膜を形成し、前記導電性膜の上に
メモリ素子の層間絶縁膜形成と同時に絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜の上にメモリ素子の制御電極形成と同時に制
御電極接続ラインを形成したこと、を特徴としている。
【0012】請求項2のメモリ素子の製造方法は、請求
項1に係るメモリ素子の製造方法おいて、メモリ素子の
フローティングゲートの下に形成される絶縁膜と同時に
形成されるフィールド酸化膜は、絶縁膜と同じ材料で形
成されること、を特徴としている。
【0013】
【作用】請求項1のメモリ素子の製造方法は、フィール
ド酸化膜の上にメモリ素子のフローティングゲート形成
と同時に導電性膜を形成し、前記導電性膜の上にメモリ
素子の層間絶縁膜形成と同時に絶縁膜を形成し、前記絶
縁膜の上にメモリ素子の制御電極形成と同時に制御電極
接続ラインを形成している。したがって、メモリ素子分
離領域を長くしなくてもメモリ素子間の絶縁性を高くす
ることができ、そのための新たな工程を必要としない。
【0014】請求項2のメモリ素子の製造方法は、メモ
リ素子のフローティングゲートの下に形成される絶縁膜
と同時に形成されるフィールド酸化膜が、絶縁膜と同じ
材料で形成される。したがって、新たな製造工程を追加
することなく製造することができる。
【0015】
【実施例】図3に、この発明の一実施例による半導体集
積回路装置の平面図を示す。この装置20は、素子形成
領域30と素子分離領域40とにより構成される。図4
に、素子形成領域30の断面図(図3のB−B断面図)
を示す。
【0016】素子形成領域30は、P型(シリコン)基
板フィールド5に形成されたソース領域(拡散層)1
2,ドレイン領域(拡散層)14、ゲート電極50を備
えている。なお、ゲート電極50は、フローティング・
ゲート(1次ポリシリコン)52,層間絶縁膜54,コ
ントロール・ゲート(2次ポリシリコン)56を備えて
いる。
【0017】素子形成領域30に形成されたメモリ素子
(不揮発性)は、以下のように動作する。コントロール
・ゲート56に正の電圧を印加することにより、フロー
ティング・ゲート52に電子を導入する。これにより、
フローティング・ゲート52が負に帯電する。従って、
チャネル10を形成するためにコントロール・ゲート5
6に与えなければならないしきい値が大きくなる。
【0018】一方、コントロール・ゲート56に負の電
圧を与えると、フローティング・ゲート52に蓄積され
ていた電子が追い出される。これにより、フローティン
グ・ゲート52の帯電が0になるので、チャネル10を
形成するためのしきい値が小さくなる。
【0019】このメモリ素子は、フローティング・ゲー
ト52への帯電状態によってしきい値が変ることを利用
して、2つの状態(「1」または「0」)を記憶するよ
うにしている。
【0020】図1に、この発明の一実施例による半導体
集積回路装置20の断面図(図3のA−A断面図)を示
す。この図において、隣接する素子形成領域301,3
2を電気的に分離するため、素子分離領域40が設け
られている。素子分離領域40は、基板フィールド5,
フィールド酸化膜8,フィールド酸化膜8の上に形成さ
れた導電性膜である1次ポリシリコン52S,層間絶縁
膜54,ゲート電極接続ライン(2次ポリシリコン)5
S,層間絶縁膜(BPSG)60,パッシベーション
膜64を備えている。パッシベーション膜64は装置2
0の表面保護のために設けられている。
【0021】フィールド酸化膜8上には1次ポリシリコ
ン52Sが形成されている。さらにその上に層間絶縁膜
54を介してゲート(制御)電極接続ライン(2次ポリ
シリコン)56Sが設けられている。1次ポリシリコン
52Sは、2次ポリシリコン56Sと絶縁されており、電
気的にフローティングの状態になっている。従って、2
次ポリシリコン56Sと基板フィールド5との間の絶縁
距離tは図2aに示すように、フィールド酸化膜8,1
次ポリシリコン52S,層間絶縁膜54の厚さの合計と
なる。
【0022】これに対し、従来のものにおいては、絶縁
距離tは、フィールド酸化膜8の厚さFD2のみによっ
て決定される(図2b)。従って、この発明によれば同
じ絶縁距離tを得るためのフィールド酸化膜8の厚さF
1をうすくすることができ、バーズビーク長d1を短く
することができる。つまり、素子分離領域40の幅D1
を小さくして、集積度を向上することができる。
【0023】次に、この半導体集積回路装置20の製造
工程について説明する。図5〜図7にこの装置20の製
造フローを示す。なお、各図の左図面は素子分離領域4
0の状態を、右図面は、素子形成領域30の状態を示
す。
【0024】まず、図5において、図5aに示すP型基
板5のシリコンが直接熱酸化されて(熱酸化法)、フィ
ールド酸化膜(SiO2)8次いでゲート(トンネル)酸化
膜(SiO2)16が形成される。フィールド酸化膜8は素
子分離用に厚く形成される(図5b)。
【0025】次に、フィールド酸化膜8の上に、1次ポ
リシリコン(1st Poly-Si)を成長させる(図5c)。
このとき、素子形成領域30においては、この1次ポリ
シリコンがフローティング・ゲート52として形成され
る(図5c)。
【0026】次に、図6において、1次ポリシリコンの
上に、層間絶縁膜54を形成する。素子分離領域40に
おいては、1次ポリシリコン52Sの上に、素子形成領
域においては、フローティング・ゲート52の上に形成
される。各ゲート共に、後に形成される2次ポリシリコ
ンと絶縁させるためである。そして、素子形成領域30
にチャネル濃度アジャストイオンを注入する(図6
a)。これにより、素子形成領域30にチャネルが形成
される。
【0027】次に、ゲート酸化膜16を成長させた後、
2次ポリシリコン(2nd Poly-Si)がパターンニングに
より形成される。素子分離領域40においては、ゲート
電極接続ライン56Sとして、素子形成領域30におい
ては、コントロール・ゲート56として形成される(図
6b)。その後、ゲート電極50がパターンニングによ
り形成される(図6c)。
【0028】次に、図7において、素子形成領域30
に、ソースN-イオンが注入される。次いで、ソース,
ドレインN+イオンが注入される(図7a)。これによ
り、ソース領域12,ドレイン領域14が形成される。
【0029】次に、図7bに示すように、BPSG(Bo
ron Phospho-Silicate Glass)60が堆積され、コンタ
クトホール(図示せず)が形成される。そして、素子分
離領域40においては、パッシベーション膜64が堆積
される。一方、素子形成領域30においては、パターン
ニングによりAL−Siが堆積されてAL配線66が形
成された後に、パッシベーション膜64が堆積される。
【0030】なお、1次ポリシリコンと2次ポリシリコ
ンとが同一の材料であれば、製造工程を追加することな
くこの装置20を製造することができ、コスト面でメリ
ットを生じることができる。
【0031】
【効果】請求項1に係るメモリ素子の製造方法において
は、フィールド酸化膜の上にメモリ素子のフローティン
グゲート形成と同時に導電性膜(1次ポリシリコン)
を、前記導電性膜上にメモリ素子の層間絶縁膜形成と同
時に絶縁膜を、前記絶縁膜上にメモリ素子の制御電極形
成と同時に制御電極接続ライン(2次ポリシリコン)を
形成している。したがって、メモリ素子分離領域を長く
しなくてもメモリ素子間の絶縁性を高くすることがで
き、そのための新たな工程を必要としない。これによ
り、メモリ素子間の絶縁性を維持しつつ、集積度を向上
せ、しかも製造が容易なメモリ素子の製造方法を提供
することが可能となる。
【0032】請求項2に係るメモリ素子の製造方法にお
いては、メモリ素子のフローティングゲートの下に形成
される絶縁膜と同時に形成されるフィールド酸化膜が、
絶縁膜と同じ材料で形成される。したがって、新たな
造工程を追加することなく製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による半導体集積回路装置
の断面図を示す。
【図2】素子分離領域の状態を示す図である。
【図3】上記の半導体集積回路装置の平面図を示す。
【図4】素子形成領域の状態を示す図である。
【図5】上記の半導体集積回路装置の製造フローを示す
図である。
【図6】上記の半導体集積回路装置の製造フローを示す
図である。
【図7】上記の半導体集積回路装置の製造フローを示す
図である。
【図8】従来の半導体集積回路装置の断面図を示す。
【符号の説明】
5・・・基板フィールド 8・・・フィールド酸化膜 30・・・素子形成領域 40・・・素子分離領域 52S・・・導電性膜(1次ポリシリコン) 54・・・層間絶縁膜 56S・・・ゲート電極接続ライン(2次ポリシリコ
ン)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/8247 H01L 27/115 H01L 29/788 H01L 29/792

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板の上に形成されたフローティン
    グゲート上に層間絶縁膜を介して制御電極が形成された
    メモリ素子と、 メモリ素子とメモリ素子との間に配設されるものであっ
    て、各メモリの制御電極を接続する制御電極接続ライン
    と、制御電極接続ラインと半導体基板間に形成されるフ
    ィールド酸化膜と、を有するメモリ素子分離領域と、 を備えたメモリ素子の製造方法であって、 フィールド酸化膜の上にメモリ素子のフローティングゲ
    ート形成と同時に導電性膜を形成し、前記導電性膜の上
    にメモリ素子の層間絶縁膜形成と同時に絶縁膜を形成
    し、前記絶縁膜の上にメモリ素子の制御電極形成と同時
    に制御電極接続ラインを形成したこと、 を特徴とするメモリ素子の製造方法。
  2. 【請求項2】請求項1に係るメモリ素子において、メモリ素子のフローティングゲートの下に形成される絶
    縁膜と同時に形成されるフィールド酸化膜は、絶縁膜と
    同じ材料で形成されること、 を特徴とするメモリ素子の製造方法。
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