JP2927244B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP2927244B2
JP2927244B2 JP8182250A JP18225096A JP2927244B2 JP 2927244 B2 JP2927244 B2 JP 2927244B2 JP 8182250 A JP8182250 A JP 8182250A JP 18225096 A JP18225096 A JP 18225096A JP 2927244 B2 JP2927244 B2 JP 2927244B2
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oxide film
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forming
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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】本発明は、ゲート酸化膜形成
より先に埋込拡散層を形成する半導体装置の製造方法等
において、チャネル長が短い場合でも実効チャネル長を
確保する方法に関する。不揮発性メモリ、特にフローテ
ィングゲート・トランジスタを用いるメモリの製造方法
等に用いられる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device in which a buried diffusion layer is formed before a gate oxide film is formed, and a method for securing an effective channel length even if the channel length is short. It is used for a method of manufacturing a nonvolatile memory, particularly a memory using a floating gate transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ゲート酸化膜形成より先に埋込拡
散層を形成する半導体装置の製造方法は、例えば、特開
平6−283721号公報に示されるように、ゲート酸
化膜形成より先に埋込拡散層を形成する不揮発性半導体
記憶装置の製造に用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a method of manufacturing a semiconductor device in which a buried diffusion layer is formed before forming a gate oxide film is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-283721. It is used for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device for forming a buried diffusion layer.

【0003】図5は、埋込拡散層構造を有する不揮発性
半導体記憶装置の構成の一例を示したものである。第1
および第2の局所ビット線500および501および共
通の局所ソース線502は埋込拡散層を配線として用い
る構成になっている。
FIG. 5 shows an example of a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device having a buried diffusion layer structure. First
The second local bit lines 500 and 501 and the common local source line 502 are configured to use a buried diffusion layer as a wiring.

【0004】第1および第2の局所ビット線500およ
び501は選択トランジスタ503および504によっ
て選択され、それぞれ広域ビット線505および506
に接続される。共通の局所ソース線502は選択トラン
ジスタ507によって選択され、広域ソース線508に
接続される。
The first and second local bit lines 500 and 501 are selected by select transistors 503 and 504, respectively, and are connected to global bit lines 505 and 506, respectively.
Connected to. A common local source line 502 is selected by a select transistor 507 and connected to a global source line 508.

【0005】この局所ビット線および共通の局所ソース
線には、多数の記憶素子であるフローティングゲート・
トランジスタが接続されている。例えば、第1列にある
トランジスタ509は、そのドレインが第1の局所ビッ
ト線500と、そのソースが共通の局所ソース線502
と接続されている。第2列にあるトランジスタ510
は、そのドレインが第2の局所ビット線501と、その
ソースが共通の局所ソース線502と接続されている。
このフローティングゲート・トランジスタのコントロー
ルゲートは、ワード線WL0からWLNに接続されてい
る。
The local bit line and the common local source line have a large number of storage elements such as floating gates and floating gates.
A transistor is connected. For example, the transistor 509 in the first column has a drain connected to the first local bit line 500 and a source connected to a common local source line 502.
Is connected to Transistor 510 in second column
Has a drain connected to a second local bit line 501 and a source connected to a common local source line 502.
The control gate of this floating gate transistor is connected to word lines WL0 to WLN.

【0006】次に、図6A、Bを用いて、従来の埋込拡
散層構造を有する不揮発性記憶装置のセル部分の構造の
一例を説明する。図6Aが平面図であり、図6Bがその
断面図である。セル構成は、素子分離膜600の間に、
2つのドレインの埋込層601と1つのソース埋込層6
02が存在する。上記埋込層601および602の下部
に、それぞれドレイン拡散層603とソース拡散層60
4が存在する。これらの埋め込まれた拡散層を配線とし
て用いている。ドレイン拡散層603が図5の局所ビッ
ト線500および501に相当し、ソース拡散層604
が図5の共通の局所ソース線502に相当する。2つの
二酸化シリコン層605は、図5の2つのトランジスタ
509,510のトンネル膜に相当する。これらの構造
の上部にフローティングゲート606とインタポリ膜6
07とコントロールゲート608がこの順番に積層され
ている。コントロールゲート608は、配線として用い
られ、図5中のワード線として使用されている。
Next, an example of the structure of a cell portion of a conventional nonvolatile memory device having a buried diffusion layer structure will be described with reference to FIGS. 6A and 6B. FIG. 6A is a plan view, and FIG. 6B is a sectional view thereof. The cell structure is formed between the element isolation films 600.
Two drain buried layers 601 and one source buried layer 6
02 exists. Below the buried layers 601 and 602, a drain diffusion layer 603 and a source diffusion layer 60 are respectively provided.
There are four. These embedded diffusion layers are used as wiring. Drain diffusion layer 603 corresponds to local bit lines 500 and 501 in FIG.
Correspond to the common local source line 502 in FIG. The two silicon dioxide layers 605 correspond to the tunnel films of the two transistors 509 and 510 in FIG. Floating gate 606 and interpoly film 6
07 and the control gate 608 are stacked in this order. The control gate 608 is used as a wiring, and is used as a word line in FIG.

【0007】次に、図7AからDおよび図8AからC
は、従来の埋込拡散層構造を有する不揮発性記憶装置の
製造方法の一例である。まず、図7Aにおいて、シリコ
ン基板700表面に50nm程度の薄い第1の二酸化シ
リコン層701を熱酸化法によって形成し、この第1の
二酸化シリコン層701の表面に300nm程度の厚い
窒化シリコン層を化学蒸着法により形成する。この窒化
シリコン層をリソグラフィープロセスとドライエッチン
グプロセスを用いてパターン化を行い窒化シリコンパタ
ーン702を形成する。この窒化シリコンパターン70
2をマスクとしてヒ素イオン注入703を行い、拡散層
704を形成する。
Next, FIGS. 7A to 7D and FIGS.
Is an example of a conventional method for manufacturing a nonvolatile memory device having a buried diffusion layer structure. First, in FIG. 7A, a thin first silicon dioxide layer 701 having a thickness of about 50 nm is formed on the surface of a silicon substrate 700 by a thermal oxidation method, and a thick silicon nitride layer having a thickness of about 300 nm is formed on the surface of the first silicon dioxide layer 701. It is formed by an evaporation method. This silicon nitride layer is patterned by using a lithography process and a dry etching process to form a silicon nitride pattern 702. This silicon nitride pattern 70
2 is used as a mask to perform arsenic ion implantation 703 to form a diffusion layer 704.

【0008】次に図7Bにおいて、前記の注入したヒ素
を活性化するために、例えば窒素雰囲気中で熱アニール
を行う。その際、後に説明するように、拡散層704表
面に高濃度のヒ素層705が形成される。
Next, referring to FIG. 7B, in order to activate the implanted arsenic, thermal annealing is performed in, for example, a nitrogen atmosphere. At that time, as described later, a high concentration arsenic layer 705 is formed on the surface of the diffusion layer 704.

【0009】その後、図7Cに示すように、窒化シリコ
ンパターン702をマスクとして、熱酸化を行い、拡散
層704上に100nm程度の厚い第2の二酸化シリコ
ン層706を形成する。つづいて、ウェットエッチング
プロセスにより、窒化シリコンパターン702と薄い第
1の二酸化シリコン層701を除去し図7Dのような形
状にする。
Thereafter, as shown in FIG. 7C, thermal oxidation is performed using the silicon nitride pattern 702 as a mask to form a thick second silicon dioxide layer 706 of about 100 nm on the diffusion layer 704. Subsequently, the silicon nitride pattern 702 and the thin first silicon dioxide layer 701 are removed by a wet etching process to obtain a shape as shown in FIG. 7D.

【0010】その後、図8Aに示すように熱酸化法によ
り、20nm以下の薄い第3の二酸化シリコン層707
を形成する。この薄い第3の二酸化シリコン層707が
不揮発性半導体記憶装置のトンネル膜となる。
Then, as shown in FIG. 8A, a thin third silicon dioxide layer 707 having a thickness of 20 nm or less is formed by a thermal oxidation method.
To form This thin third silicon dioxide layer 707 becomes a tunnel film of the nonvolatile semiconductor memory device.

【0011】そして、図8Bに示すように、多結晶シリ
コン膜を例えば150nm程度化学蒸着法で堆積した
後、リソグラフィープロセスとドライエッチングプロセ
スを用いて、多結晶シリコンパタ−ン709を形成す
る。この多結晶シリコンパターン709が不揮発性半導
体記憶装置のフローティングゲートとなる。図8Cに図
8Aの段階の上面図を示す。
Then, as shown in FIG. 8B, after depositing a polycrystalline silicon film by, for example, a chemical vapor deposition method of about 150 nm, a polycrystalline silicon pattern 709 is formed by using a lithography process and a dry etching process. This polycrystalline silicon pattern 709 becomes a floating gate of the nonvolatile semiconductor memory device. FIG. 8C shows a top view at the stage of FIG. 8A.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】この方法ではゲート酸
化膜形成より先に埋込拡散層を形成しているが、チャネ
ル長が短い場合、特にチャネル長が0.4μmより短い
場合に十分な実効チャネル長が確保できず、正常なトラ
ンジスタの動作を行わない問題点があった。
In this method, the buried diffusion layer is formed prior to the formation of the gate oxide film. However, when the channel length is short, particularly when the channel length is shorter than 0.4 μm, a sufficient effect is obtained. There was a problem that the channel length could not be secured and normal operation of the transistor was not performed.

【0013】即ち、この製造方法では、図7Bのヒ素の
活性化の際、薄い第1の二酸化シリコン層701が拡散
層704の表面に存在し、ヒ素の外方拡散を阻害し、拡
散層704の表面に高濃度のヒ素層705が形成される
ことになる。そのため、トンネル膜を形成する前には、
図7Dのように、チャネル領域の両端にこの高濃度ヒ素
層705が存在する。その後のトンネル膜を形成する熱
酸化工程において、この高濃度ヒ素層705は増速酸化
され、図8Aに示すように、薄い第3の二酸化シリコン
層707(トンネル膜)より厚い二酸化シリコン層70
8がチャネルの両端に形成される。この厚い二酸化シリ
コン層708そのものとその酸化の際に起こるヒ素の偏
析(熱酸化中の厚い二酸化シリコン層708からチャネ
ル領域へのヒ素の放出)により、ヒ素はチャネル領域の
内側に向かって広がる。これらの現象により、チャネル
の狭窄化が起こり、実効チャネル長が確保できなくなる
ものである。
That is, in this manufacturing method, when arsenic is activated as shown in FIG. 7B, a thin first silicon dioxide layer 701 is present on the surface of the diffusion layer 704 to inhibit the outward diffusion of arsenic. A high concentration arsenic layer 705 is formed on the surface of the substrate. Therefore, before forming the tunnel film,
As shown in FIG. 7D, this high concentration arsenic layer 705 exists at both ends of the channel region. In a subsequent thermal oxidation step for forming a tunnel film, the high-concentration arsenic layer 705 is acceleratedly oxidized, and as shown in FIG. 8A, a thicker silicon dioxide layer 70 than a thin third silicon dioxide layer 707 (tunnel film).
8 are formed at both ends of the channel. Due to the thick silicon dioxide layer 708 itself and segregation of arsenic occurring during its oxidation (release of arsenic from the thick silicon dioxide layer 708 into the channel region during thermal oxidation), arsenic spreads toward the inside of the channel region. Due to these phenomena, channel narrowing occurs, making it impossible to secure an effective channel length.

【0014】即ち、本発明は、ゲート酸化膜形成より先
に埋込拡散層を形成する半導体装置の製造方法におい
て、チャネル長が短い場合、特にチャネル長が0.4μ
mより短い場合であっても、十分な実効チャネル長を確
保できる製造方法を提供することを目的とする。
That is, the present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device in which a buried diffusion layer is formed before a gate oxide film is formed.
It is an object of the present invention to provide a manufacturing method capable of securing a sufficient effective channel length even when the length is shorter than m.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板に
ドーパントをイオン注入し、後の工程により埋込拡散層
となる拡散層を形成する工程と、注入されたドーパント
を熱アニールして活性化する工程と、活性化後に前記拡
散層の表面に、前記ドーパント注入の際に表面に設ける
酸化膜およびゲート酸化膜より厚い熱酸化膜を形成して
埋込拡散層とする工程とを含む半導体装置の製造方法に
おいて、前記活性化工程が、前記半導体基板表面の中で
前記拡散層のみを表面に露出させた状態で熱アニールす
る工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法に
関する。
According to the present invention, a dopant is ion-implanted into a semiconductor substrate, and a diffusion layer to be a buried diffusion layer is formed in a subsequent step. And a step of forming, on the surface of the diffusion layer after activation, a thermal oxide film thicker than an oxide film and a gate oxide film provided on the surface when the dopant is implanted to form a buried diffusion layer. In the method of manufacturing a device, the activation step is a step of performing thermal annealing in a state where only the diffusion layer is exposed on the surface of the semiconductor substrate.

【0016】また、本発明は、半導体基板の表面に、第
一の絶縁膜を形成する工程と、該第一の絶縁膜上に、イ
オン注入する部分に開口を有する第二の絶縁膜を形成す
る工程と、ドーパントをイオン注入し、拡散層を形成す
る工程と、該拡散層表面に存在する前記第一の絶縁膜を
除去し、該拡散層を表面に露出させる工程と、拡散層が
表面に露出した基板を熱アニールし、ドーパントを活性
化する工程と、該拡散層の表面を熱酸化し、熱酸化膜を
形成する工程と、チャネル部表面に存在する前記第一の
絶縁膜および第二の絶縁膜を除去する工程と、第一およ
び第二の絶縁膜が除去されたチャネル部表面を熱酸化
し、チャネル部表面にゲート酸化膜を形成する工程と、
該ゲート酸化膜上にゲート電極を形成する工程と、を有
する半導体装置の製造方法に関する。
Further, according to the present invention, there is provided a step of forming a first insulating film on a surface of a semiconductor substrate, and forming a second insulating film having an opening at a portion for ion implantation on the first insulating film. Performing a step of ion-implanting a dopant to form a diffusion layer; removing the first insulating film present on the surface of the diffusion layer, exposing the diffusion layer to the surface; Thermally annealing the exposed substrate, activating the dopant, thermally oxidizing the surface of the diffusion layer, forming a thermal oxide film, and the first insulating film and the second Removing the second insulating film, and thermally oxidizing the channel portion surface from which the first and second insulating films have been removed, and forming a gate oxide film on the channel portion surface,
Forming a gate electrode on the gate oxide film.

【0017】本発明では、注入したドーパントを熱アニ
ールして活性化する際に、拡散層表面を表面に露出させ
て活性化を行う。このとき拡散層表面では注入されたド
ーパント元素の外方拡散が生じ、表面近傍のその元素の
濃度が下がる。そのため、ゲート酸化膜(トンネル膜)
を形成する熱酸化工程(図2B)において、拡散層上の
増速酸化、注入元素の偏析される量が抑えられ、チャネ
ルの狭窄化が抑えられる。
In the present invention, when the implanted dopant is activated by thermal annealing, the surface of the diffusion layer is exposed to the surface for activation. At this time, outward diffusion of the implanted dopant element occurs on the surface of the diffusion layer, and the concentration of the element near the surface decreases. Therefore, gate oxide film (tunnel film)
In the thermal oxidation step (FIG. 2B) for forming GaAs, the accelerated oxidation on the diffusion layer and the amount of segregated implanted elements are suppressed, and the narrowing of the channel is suppressed.

【0018】次に、図3を用いて、本発明の拡散層の表
面を露出させて活性化を行うことによる増速酸化の抑制
効果について説明する。まず、シリコン基板に二酸化シ
リコン層を40nm形成後、ヒ素原子を5×1015/c
2イオン注入して拡散層を形成した試料を用意する。
図3中白丸で示される試料は、この二酸化シリコン層を
つけたまま活性化を窒素雰囲気中で行い、その後熱酸化
を行ったものである。図3中黒丸で示される試料は、こ
の二酸化シリコン層をウェットエッチングを用いて除去
後、活性化を窒素雰囲気で行い、その後熱酸化を行った
ものである。両試料とも活性化は950℃60分で行っ
ている。
Next, the effect of suppressing accelerated oxidation by exposing the surface of the diffusion layer and activating the diffusion layer according to the present invention will be described with reference to FIG. First, after a silicon dioxide layer is formed to a thickness of 40 nm on a silicon substrate, arsenic atoms are added to 5 × 10 15 / c.
A sample having a diffusion layer formed by implanting m 2 ions is prepared.
The sample indicated by a white circle in FIG. 3 is obtained by performing activation in a nitrogen atmosphere while keeping the silicon dioxide layer, and then performing thermal oxidation. The sample indicated by a black circle in FIG. 3 is obtained by removing the silicon dioxide layer by wet etching, activating in a nitrogen atmosphere, and then performing thermal oxidation. Activation was performed at 950 ° C. for 60 minutes for both samples.

【0019】図3において、縦軸は、拡散層上の二酸化
シリコン層厚、横軸は同じ熱酸化処理をイオン注入を行
わないシリコン基板で行った場合の二酸化シリコン層厚
を表している。即ち、図3は、酸化の増速の度合いを示
している。図3から、拡散層上の酸化膜を除去すること
で、酸化の増速の度合いが小さくなることがわかる。こ
れは、拡散層表面で外方拡散が起こり拡散層表面のヒ素
濃度が低減されたことによるものである。
In FIG. 3, the vertical axis represents the thickness of the silicon dioxide layer on the diffusion layer, and the horizontal axis represents the thickness of the silicon dioxide layer when the same thermal oxidation treatment is performed on a silicon substrate without ion implantation. That is, FIG. 3 shows the degree of acceleration of oxidation. From FIG. 3, it can be seen that removing the oxide film on the diffusion layer reduces the degree of oxidation acceleration. This is because outward diffusion occurs on the surface of the diffusion layer and the arsenic concentration on the surface of the diffusion layer is reduced.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】本発明において用いる基板として
は、熱酸化で絶縁膜が形成できる基板であり、シリコン
基板が好ましい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The substrate used in the present invention is a substrate on which an insulating film can be formed by thermal oxidation, and is preferably a silicon substrate.

【0021】第一の絶縁膜(拡散層上にあり除去すべき
膜)は、熱酸化工程で形成できる二酸化シリコン、窒素
原子を含む二酸化シリコン等で形成できる。第二の絶縁
膜はイオン注入の際にマスクとして機能する膜であれば
良く、窒化シリコン等の材料を用いて膜厚を適宜調整し
て形成することができる。
The first insulating film (the film on the diffusion layer to be removed) can be formed of silicon dioxide which can be formed in a thermal oxidation step, silicon dioxide containing nitrogen atoms, or the like. The second insulating film may be a film that functions as a mask at the time of ion implantation, and can be formed using a material such as silicon nitride with an appropriate thickness.

【0022】また、拡散層上の膜を除去する方法は、ウ
ェットエッチングに限らず、ドライエッチングでもよ
い。
The method of removing the film on the diffusion layer is not limited to wet etching, but may be dry etching.

【0023】イオン注入して拡散層を形成するときのド
ーパント材料は、ヒ素に限らず、そのほかリンのよう
に、ヒ素と同様に増速酸化、偏析を起こし、チャネルの
狭窄化の問題を起こすドーパントであれば、本発明を有
効に適用しうる。
The dopant material used to form the diffusion layer by ion implantation is not limited to arsenic, and other dopants such as phosphorus that cause accelerated oxidation and segregation like arsenic and cause channel narrowing problems Then, the present invention can be effectively applied.

【0024】また、ゲート酸化膜(トンネル酸化膜)の
材料は、窒素原子を含むシリコン酸化層を用いてもよ
い。二酸化シリコンとほぼ同様な熱酸化工程により膜を
形成できるからである。
The gate oxide film (tunnel oxide film) may be formed of a silicon oxide layer containing nitrogen atoms. This is because a film can be formed by a thermal oxidation process substantially similar to that of silicon dioxide.

【0025】本発明は、図5に示したような不揮発性メ
モリ、特にフローティングゲート・トランジスタを用い
るメモリの製造に用いられるが、これに限られることな
く、ドーパントによって増速酸化、偏析を起こし、チャ
ネルの狭窄化の問題を生じるような半導体の製造方法で
あれば適用することができる。
The present invention is used for manufacturing a nonvolatile memory as shown in FIG. 5, particularly a memory using a floating gate transistor. However, the present invention is not limited to this. The present invention can be applied to any semiconductor manufacturing method that causes a problem of channel narrowing.

【0026】[0026]

【実施例】以下に、図1AからDおよび図2AからDを
参照しながら本発明を詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to FIGS. 1A to 1D and 2A to 2D.

【0027】まず、図1Aにおいて、シリコン基板10
0表面に50nm程度の薄い第1の二酸化シリコン層1
01(第一の絶縁膜)を熱酸化法によって形成し、この
第1の二酸化シリコン層101の表面に300nm程度
の厚い窒化シリコン層(第二の絶縁膜)を化学蒸着法に
より形成する。この窒化シリコン層を公知のリソグラフ
ィープロセスとドライエッチングプロセスを用いてパタ
ーン化を行い窒化シリコンパターン102を形成する。
First, referring to FIG.
The first silicon dioxide layer 1 having a thickness of about 50 nm on the surface 1
01 (first insulating film) is formed by thermal oxidation, and a thick silicon nitride layer (second insulating film) of about 300 nm is formed on the surface of the first silicon dioxide layer 101 by chemical vapor deposition. This silicon nitride layer is patterned using a known lithography process and a dry etching process to form a silicon nitride pattern 102.

【0028】この窒化シリコンパターン102をマスク
としてヒ素イオン注入103を行い、拡散層104を形
成する。この注入したヒ素の活性化の前に、公知のウェ
ットエッチングプロセスにより、拡散層104上にある
第1の二酸化シリコン層101を除去し、図1Bのよう
な形状にする。
Using the silicon nitride pattern 102 as a mask, arsenic ion implantation 103 is performed to form a diffusion layer 104. Prior to the activation of the implanted arsenic, the first silicon dioxide layer 101 on the diffusion layer 104 is removed by a known wet etching process to obtain a shape as shown in FIG. 1B.

【0029】次に図1Cに示すように、拡散層104中
のヒ素を活性化するために、窒素雰囲気中で熱アニール
を行う。このとき、拡散層104表面は、基板表面に露
出しているるため、ヒ素の外方拡散105が起こり、拡
散層104表面のヒ素の濃度は下がる。
Next, as shown in FIG. 1C, in order to activate arsenic in the diffusion layer 104, thermal annealing is performed in a nitrogen atmosphere. At this time, since the surface of the diffusion layer 104 is exposed on the substrate surface, outward diffusion of arsenic 105 occurs, and the concentration of arsenic on the surface of the diffusion layer 104 decreases.

【0030】その後、図1Dに示すように、窒化シリコ
ンパターン102をマスクとして、熱酸化を行い、拡散
層104上に100nm程度の厚い第2の二酸化シリコ
ン層106を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 1D, thermal oxidation is performed using the silicon nitride pattern 102 as a mask to form a thick second silicon dioxide layer 106 of about 100 nm on the diffusion layer 104.

【0031】つづいて、公知のウェットエツチングプロ
セスにより、窒化シリコンパターン102と薄い第1の
二酸化シリコン層101を除去し図2Aのような形状に
する。
Subsequently, the silicon nitride pattern 102 and the thin first silicon dioxide layer 101 are removed by a known wet etching process to obtain a shape as shown in FIG. 2A.

【0032】その後、図2Bに示すように熱酸化法によ
り、ゲート酸化膜として通常と同じ程度の10nm程度
の薄い第3の二酸化シリコン層107(トンネル膜)を
形成する。このときチャネル領域の両端のヒ素濃度が低
いため、増速酸化が抑えられて、チャネル両端の二酸化
シリコン層108が肥大しないことと、酸化の際のヒ素
の偏析によるヒ素の横方向への広がりも小さいことによ
り、チャネルの狭窄化が抑えられている。
Thereafter, as shown in FIG. 2B, a thin third silicon dioxide layer 107 (tunnel film) having a thickness of about 10 nm, which is the same as a normal level, is formed as a gate oxide film by a thermal oxidation method. At this time, since the arsenic concentration at both ends of the channel region is low, the accelerated oxidation is suppressed, and the silicon dioxide layer 108 at both ends of the channel does not enlarge, and the arsenic segregation at the time of oxidation also spreads in the lateral direction. By being small, narrowing of the channel is suppressed.

【0033】そして、図2Cに示すように、多結晶シリ
コン膜を例えば150nm程度化学蒸着法で堆積した
後、公知のリソグラフィープロセスとドライエッチング
プロセスを用いて、多結晶シリコンパターン109(フ
ローティングゲート)を形成する。図2Dに図2Bの段
階の上面図を示す。
Then, as shown in FIG. 2C, after depositing a polycrystalline silicon film by, for example, a chemical vapor deposition method of about 150 nm, a polycrystalline silicon pattern 109 (floating gate) is formed by using a known lithography process and a dry etching process. Form. FIG. 2D shows a top view at the stage of FIG. 2B.

【0034】図4は本発明による方法と従来の方法によ
る実効チャネル長の比較である。図4の縦軸が実効チャ
ネル長を表し、横軸が設計値としてのチャネル長を示
す。図4より、本発明により0.4μm以下の短いチャ
ネル長においても、実効チャネル長が確保できているこ
とがわかる。
FIG. 4 is a comparison of the effective channel length between the method according to the present invention and the conventional method. The vertical axis of FIG. 4 represents the effective channel length, and the horizontal axis represents the channel length as a design value. FIG. 4 shows that the present invention can secure an effective channel length even with a short channel length of 0.4 μm or less.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明によれば、熱酸化膜形成工程にお
いて、チャネルの狭窄化が抑えられ、実効チャネル長が
確保されるので、チャネル長が短い場合、特に0.4μ
mより短い場合であっても実効長が確保できる。従っ
て、本発明によればゲート酸化膜形成より先に埋込拡散
層を形成する製造方法により製造される半導体装置の高
集積化が可能となる。
According to the present invention, in the step of forming a thermal oxide film, channel narrowing is suppressed and an effective channel length is ensured.
Even if it is shorter than m, the effective length can be secured. Therefore, according to the present invention, high integration of a semiconductor device manufactured by a manufacturing method of forming a buried diffusion layer prior to formation of a gate oxide film can be achieved.

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

【図1】本発明による半導体装置の製造方法を示す流れ
図である。
FIG. 1 is a flowchart showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図2】本発明による半導体装置の製造方法を示す流れ
図である。
FIG. 2 is a flowchart showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図3】拡散層を表面に露出させることによる増速酸化
の抑制効果を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the effect of suppressing accelerated oxidation by exposing a diffusion layer to the surface.

【図4】本発明と従来の方法による実効チャネル長の比
較を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a comparison of the effective channel length between the present invention and the conventional method.

【図5】埋込拡散層構造を有する不揮発性半導体記憶装
置の構成を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device having a buried diffusion layer structure.

【図6】従来技術による埋込拡散層構造を有する不揮発
性半導体記憶装置のセル部分の構造を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a structure of a cell portion of a nonvolatile semiconductor memory device having a buried diffusion layer structure according to a conventional technique.

【図7】従来技術による埋込拡散層構造を有する不揮発
性半導体記憶装置の製造方法を示す流れ図である。
FIG. 7 is a flowchart showing a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device having a buried diffusion layer structure according to a conventional technique.

【図8】従来技術による埋込拡散層構造を有する不揮発
性半導体記憶装置の製造方法を示す流れ図である。
FIG. 8 is a flowchart showing a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device having a buried diffusion layer structure according to a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 シリコン基板 101 二酸化シリコン層 102 窒化シリコンパターン 103 イオン注入 104 拡散層 105 外方拡散 106 二酸化シリコン層 107 ゲート酸化膜(二酸化シリコン層(トンネル
膜)) 108 チャネル両端の二酸化シリコン層 109 多結晶シリコンパターン(フローティングゲー
ト)
REFERENCE SIGNS LIST 100 silicon substrate 101 silicon dioxide layer 102 silicon nitride pattern 103 ion implantation 104 diffusion layer 105 outward diffusion 106 silicon dioxide layer 107 gate oxide film (silicon dioxide layer (tunnel film)) 108 silicon dioxide layer at both ends of channel 109 polycrystalline silicon pattern (Floating gate)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 29/792 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 29/78 H01L 21/336 H01L 21/8247 H01L 27/115 H01L 29/788 H01L 29/792 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 identification code FI H01L 29/792 (58) Investigated field (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 29/78 H01L 21/336 H01L 21/8247 H01L 27/115 H01L 29/788 H01L 29/792

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板にドーパントをイオン注入
し、後の工程により埋込拡散層となる拡散層を形成する
工程と、注入されたドーパントを熱アニールして活性化
する工程と、活性化後に前記拡散層の表面に、前記ドー
パント注入の際に表面に設ける酸化膜およびゲート酸化
膜より厚い熱酸化膜を形成して埋込拡散層とする工程と
を含む半導体装置の製造方法において、 前記活性化工程が、前記半導体基板表面の中で前記拡散
層のみを表面に露出させた状態で熱アニールする工程で
あることを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A step of ion-implanting a dopant into a semiconductor substrate and forming a diffusion layer to be a buried diffusion layer in a later step, a step of thermally annealing the implanted dopant and activating the implanted dopant, On the surface of the diffusion layer,
Oxide film and gate oxidation provided on the surface during punt implantation
Forming a thermal oxide film thicker than the film to form a buried diffusion layer, wherein the activating step exposes only the diffusion layer to the surface of the semiconductor substrate surface. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of performing thermal annealing in a state.
【請求項2】 半導体基板の表面に、第一の絶縁膜を形
成する工程と、 該第一の絶縁膜上に、イオン注入する部分に開口を有す
る第二の絶縁膜を形成する工程と、 ドーパントをイオン注入し、拡散層を形成する工程と、 該拡散層表面に存在する前記第一の絶縁膜を除去し、該
拡散層を表面に露出させる工程と、 拡散層が表面に露出した基板を熱アニールし、ドーパン
トを活性化する工程と、 該拡散層の表面を熱酸化し、熱酸化膜を形成する工程
と、 チャネル部表面に存在する前記第一の絶縁膜および第二
の絶縁膜を除去する工程と、 第一および第二の絶縁膜が除去されたチャネル部表面を
熱酸化し、チャネル部表面にゲート酸化膜を形成する工
程と、 該ゲート酸化膜上にゲート電極を形成する工程と、を有
する半導体装置の製造方法。
2. A step of forming a first insulating film on a surface of a semiconductor substrate; and a step of forming a second insulating film having an opening at a portion to be ion-implanted on the first insulating film; A step of ion-implanting a dopant to form a diffusion layer; a step of removing the first insulating film present on the surface of the diffusion layer to expose the diffusion layer to the surface; a substrate having the diffusion layer exposed to the surface Thermally activating the dopants, thermally oxidizing the surface of the diffusion layer to form a thermal oxide film, and the first insulating film and the second insulating film existing on the surface of the channel portion. Removing the first and second insulating films, thermally oxidizing the surface of the channel portion to form a gate oxide film on the surface of the channel portion, and forming a gate electrode on the gate oxide film. And a method of manufacturing a semiconductor device.
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