JP3093496B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体基板の上に厚
さが異なる酸化膜を有する半導体装置の製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体装置の製造方法について、
以下に説明する。
【0003】シリコン基板には第1および第2の領域が
形成されている。前記シリコン基板の表面上には第1の
酸化膜が設けられ、この第1の酸化膜の上にはレジスト
膜が設けられる。このレジスト膜をマスクとして写真蝕
刻法により第1の領域の第1の酸化膜がエッチングされ
る。これにより、前記シリコン基板の表面が露出され
る。次に、前記レジスト膜は除去され、前記第1の領域
のシリコン基板の上には第1の酸化膜と厚さが異なる第
2の酸化膜が設けられる。この後、前記第1および第2
の領域にはMOSFETのゲ−ト電極、ソ−ス・ドレイ
ン領域の拡散層が形成される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
半導体装置の製造方法では、第1の酸化膜の上にレジス
ト膜を設け、このレジスト膜をマスクとして第1の酸化
膜をエッチングすることにより、前記シリコン基板の表
面を露出させている。この際、前記レジスト膜に含まれ
る不純物が前記第1の酸化膜および露出させたシリコン
基板それぞれに付着する。このため、前記シリコン基板
の上に設けられた第1および第2の酸化膜それぞれの膜
質を悪くするという問題があった。
【0005】この発明は上記のような事情を考慮してな
されたものであり、その目的は、半導体基板の上に膜質
が良く厚さが異なる酸化膜を形成した半導体装置の製造
方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決するため、半導体基板の表面上に第1の酸化膜を設
ける工程と、前記第1の酸化膜の上に第1の導電層を設
ける工程と、前記第1の導電層の上に素子形成領域の一
部を覆う第1のマスク膜を設け、この第1のマスク膜を
マスクとして前記第1の導電層をエッチングする工程
と、前記第1のマスク膜を除去する工程と、前記第1の
導電層をマスクとして前記第1の酸化膜をエッチングす
ることにより、前記半導体基板を露出させる工程と、前
記半導体基板および前記第1の導電層の上に、前記第1
の酸化膜と厚さが異なる第2の酸化膜を設ける工程と、
前記第2の酸化膜の上に第2の導電層を設ける工程と、
前記第2の導電層の上に第2のマスク膜を設け、この第
2のマスク膜をマスクとして前記第2の導電層をエッチ
ングする工程と、前記第2のマスク膜を除去する工程
と、前記第2の導電層をマスクとして前記第2の酸化膜
をエッチングする工程とを具備し、前記第2のマスク膜
は素子形成領域において第1の導電層の一部を覆ってい
ことを特徴としている。
【0007】
【0008】
【作用】この発明は、半導体基板の表面上に第1の酸化
膜を設け、この第1の酸化膜の上に第1の導電層を設
け、この第1の導電層の上に第1のマスク膜を設けてい
る。このため、前記第1のマスク膜に含まれる不純物が
前記第1の酸化膜に付着することがない。次に、前記第
1のマスク膜をマスクとして前記第1の導電層をエッチ
ングし、前記第1のマスク膜を除去し、前記第1の導電
層をマスクとして前記第1の酸化膜をエッチングするこ
とにより、前記半導体基板を露出させている。このた
め、前記第1のマスク膜の不純物が前記半導体基板に付
着することがない。この後、前記半導体基板および前記
第1の導電層の上に第2の酸化膜を設けている。したが
って、前記不純物により前記第1および第2の酸化膜の
膜質を悪くすることがない。
【0009】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明を実施例によ
り説明する。
【0010】図1乃至図6は、この発明の第1の実施例
による半導体装置の製造方法を示すものであり、半導体
基板の表面上に厚さが異なる酸化膜を形成する工程を示
す断面図である。P型シリコン基板11には第1および
第2の領域11a、11bから構成されている素子形成
領域が形成されている。前記P型シリコン基板11の表
面上には例えば熱酸化により厚さが200オングストロ
−ム程度の第1の酸化膜12が形成され、この第1の酸
化膜12の上には例えば気相成長法により厚さが300
オングストロ−ム程度の第1の多結晶シリコン層13が
堆積される。この多結晶シリコン層13の上には第1の
レジスト膜14が設けられ、このレジスト膜14をマス
クとして写真蝕刻法により第1の多結晶シリコン層13
はRIE(Reactive Ion Etching)でエッチングされる。
これにより、第1の領域11aの第1の酸化膜12は露
出される。
【0011】次に、図2に示すように、前記第1のレジ
スト膜14は除去される。この後、前記第1の多結晶シ
リコン層13をマスクとして、第1の酸化膜12は図示
せぬ弗化アンモニウム液によりエッチングされる。これ
により、第1の領域11aのP型シリコン基板11の表
面が露出される。
【0012】この後、図3に示すように、前記P型シリ
コン基板11および第1の多結晶シリコン層13の上に
は例えば熱酸化により厚さが100オングストロ−ム程
度の第2の酸化膜15が形成される。この第2の酸化膜
15の上には気相成長法により厚さが300オングスト
ロ−ム程度の第2の多結晶シリコン層16が堆積され
る。
【0013】次に、図4に示すように、前記第2の多結
晶シリコン層16の上には図示せぬ第2のレジスト膜が
第1の多結晶シリコン層13の一部を覆うように設けら
れる。この第2のレジスト膜をマスクとして第2の多結
晶シリコン層16は写真蝕刻法によりRIEでエッチン
グされる。これにより、第2の領域11bの第2の酸化
膜15は露出される。この後、前記第2のレジスト膜は
除去される。次に、前記第2の多結晶シリコン層16を
マスクとして、第2の酸化膜15は弗化アンモニウム液
によりエッチングされる。これにより、前記第2の領域
11bの第1の多結晶シリコン層13は露出される。こ
の際、前記第1および第2の領域11a、11bの境界
においては、第1の酸化膜12、第1の多結晶シリコン
層13、第2の酸化膜15および第2の多結晶シリコン
層16が積層されている。
【0014】この後、図5に示すように、前記第1およ
び第2の多結晶シリコン層13、16の上には例えば気
相成長法により厚さが3000オングストロ−ム程度の
第3の多結晶シリコン層17が堆積される。次に、前記
第1乃至第3の多結晶シリコン層13、16、17には
気相拡散法により燐が拡散される。
【0015】次に、図6に示すように、第1乃至第3の
多結晶シリコン層13、16、17は写真蝕刻法により
パタ−ニングされ、MOSFETの第1および第2のゲ
−ト電極18、19が形成される。この後、前記ゲ−ト
電極18、19をマスクとしてイオン注入されることに
より、前記P型シリコン基板11には図示せぬソ−ス・
ドレイン領域の拡散層が形成される。
【0016】上記第1の実施例によれば、P型シリコン
基板11の表面上に第1の酸化膜12を形成し、この第
1の酸化膜12の上に第1の多結晶シリコン層13を堆
積させ、この多結晶シリコン層13の上に第1のレジス
ト膜14を設けている。即ち、前記第1の酸化膜12の
上に第1のレジスト膜14を直接設けていないため、こ
の第1のレジスト膜14に含まれる不純物が第1の酸化
膜12に付着することがない。次に、第1のレジスト膜
14をマスクとして写真蝕刻法により第1の多結晶シリ
コン層13をエッチングする。この後、前記レジスト膜
14を除去し、第1の多結晶シリコン層13をマスクと
して、第1の酸化膜12をエッチングすることにより、
P型シリコン基板11の表面を露出させている。このた
め、前記第1のレジスト膜14の不純物がP型シリコン
基板11に付着することがない。次に、前記P型シリコ
ン基板11および第1の多結晶シリコン層13の上に厚
さが100オングストロ−ム程度の第2の酸化膜15を
形成し、この酸化膜15の上に第2の多結晶シリコン層
16を堆積させ、この多結晶シリコン層16の上に図示
せぬ第2のレジスト膜を設けている。このため、前記第
2のレジスト膜に含まれる不純物が第1の酸化膜15に
付着することがない。この結果、前記レジスト膜14の
不純物による第1および第2の酸化膜12、15におけ
る膜質の悪化を防止することができる。したがって、P
型シリコン基板11の上に膜質が良く厚さが異なる酸化
膜12、15を形成することができる。
【0017】また、第1乃至第3の多結晶シリコン層1
3、16、17に気相拡散法により燐を拡散させてい
る。この際、第1および第2の領域11a、11bの境
界において、第1の酸化膜12、第1の多結晶シリコン
層13、第2の酸化膜15および第2の多結晶シリコン
層16を積層しているため、前記燐がP型シリコン基板
11に到達することがない。
【0018】尚、上記第1の実施例では、素子形成領域
に第1および第2の領域11a、11bの境界を形成し
ているが、素子分離領域に第1および第2の領域11
a、11bの境界を形成することも可能であり、この場
合、前記境界において、第1の酸化膜12、第1の多結
晶シリコン層13、第2の酸化膜15および第2の多結
晶シリコン層16を積層しなくても良い。
【0019】また、第1の酸化膜12の上に第1の多結
晶シリコン層13を設け、第2の酸化膜15の上に第2
の多結晶シリコン層16を設けているが、第1の酸化膜
12の上に第1のMoシリサイド層を設け、第2の酸化
膜15の上に第2のMoシリサイド層を設けることも可
能であり、第1の酸化膜12の上に燐をド−プさせなが
ら成長させた第1の多結晶シリコン層を設け、第2の酸
化膜15の上に燐をド−プさせながら成長させた第2の
多結晶シリコン層を設けることも可能であり、これらの
場合、第1および第2の領域11a、11bの境界にお
いて、第1の酸化膜12、第1のMoシリサイド層又は
多結晶シリコン層、第2の酸化膜15および第2のMo
シリサイド層又は多結晶シリコン層を積層しなくても良
い。また、第1および第2の領域11a、11bの境界
は、拡散層上にあることも可能である。
【0020】図1乃至図5および図7、図8は、この発
明の第2の実施例による半導体装置の製造方法を示すも
のであり、2種類のトランジスタを隣接して配置したN
AND型EEPROMに応用した例を示すものである。
第2の実施例において、第1の実施例と同一部分には同
一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【0021】図5に示すように、第1および第2の多結
晶シリコン層13、16の上には第3の多結晶シリコン
層17が堆積される。次に、第1乃至第3の多結晶シリ
コン層13、16、17には気相拡散法により燐が拡散
される。
【0022】この後、図7に示すように、前記第3の多
結晶シリコン層17の上には厚さが150オングストロ
−ム程度の酸化膜、厚さが150オングストロ−ム程度
の窒化膜および厚さが50オングストロ−ム程度の酸化
膜の3層から構成されたONO膜22が形成される。こ
のONO膜22の上には厚さが3000オングストロ−
ム程度の第4の多結晶シリコン層23が堆積される。次
に、この多結晶シリコン層23には気相拡散法により燐
が拡散される。
【0023】次に、図8に示すように、前記多結晶シリ
コン層23の上には写真蝕刻法により図示せぬ第3のレ
ジスト膜が設けられる。この第3のレジスト膜をマスク
として第4の多結晶シリコン層23、ONO膜22、第
3の多結晶シリコン層17、第1、第2の多結晶シリコ
ン層13、16はRIEにより順にエッチングされる。
これにより、酸化膜の薄い領域である第1の領域11a
には第1および第2のメモリセル24a、24bが形成
され、酸化膜の厚い領域である第2の領域11bには選
択ゲ−ト25が形成される。したがって、第2の領域1
1bにおいては第1のトランジスタ26が形成され、第
1の領域11aにおいては第2および第3のトランジス
タ27、28が形成される。上記第2の実施例において
も第1の実施例と同様の効果を得ることができる。
【0024】また、素子形成領域において、P型シリコ
ン基板11の上に厚さが異なる酸化膜12、15を設け
ている。このため、第1の酸化膜15をゲ−ト酸化膜と
する第1のトランジスタ26と第2の酸化膜12をゲ−
ト酸化膜とする第2のトランジスタ27とを隣接して形
成することができる。この結果、半導体装置の集積度を
向上させることができる。
【0025】尚、上記第2の実施例では、第2の多結晶
シリコン層16の上に第2のレジスト膜を第1の多結晶
シリコン層13の一部を覆うように設けているが、第2
の多結晶シリコン層16の上に第1の多結晶シリコン層
13を覆わない第2のレジスト膜を設けることも可能で
ある。この場合は、前記第2のレジスト膜をマスクとし
て第2の酸化膜15がエッチングされることにより、第
1および第2の領域11a、11bの境界においてP型
シリコン基板11が露出される。この後、第3の多結晶
シリコン層17に燐を導入すると、この燐が前記露出さ
れたP型シリコン基板11にしみだすが、前記境界にト
ランジスタを形成していないため、このしみだした燐は
特に問題とはならない。
【0026】図9は、この発明の第3の実施例による半
導体装置の製造方法を示すものであり、2種類のトラン
ジスタを並列に連続して配置した4値のマスクROMに
応用した例を示す平面図である。図5は、図9に示す5
−5線に沿った断面図である。第3の実施例において、
第1の実施例と同一部分には同一符号を付し、異なる部
分についてのみ説明する。
【0027】図5に示すように、第1および第2の多結
晶シリコン層13、16の上には第3の多結晶シリコン
層17が設けられる。次に、第1乃至第3の多結晶シリ
コン層13、16、17には気相拡散法により燐が拡散
される。これにより、前記第1乃至第3の多結晶シリコ
ン層13、16、17から構成された図9に示すゲ−ト
電極33が形成される。このゲ−ト電極33の中央には
境界30が形成されている。この境界30から第1の矢
印31a側はP型シリコン基板上の酸化膜が薄い領域で
あり、前記境界30から第2の矢印31b側はP型シリ
コン基板上の酸化膜が厚い領域である。
【0028】この後、前記ゲ−ト電極33の両側におけ
る図示せぬP型シリコン基板にはソ−ス・ドレイン領域
の拡散層32、34が形成される。したがって、前記酸
化膜の薄い領域には第1のトランジスタ35が形成さ
れ、前記酸化膜の厚い領域には第2のトランジスタ36
が形成される。上記第3の実施例においても第1の実施
例と同様の効果を得ることができる。
【0029】また、素子形成領域において、P型シリコ
ン基板11の上に厚さが異なる酸化膜12、15を設け
ている。このため、第2の酸化膜15をゲ−ト酸化膜と
する第1のトランジスタ35と第1の酸化膜12をゲ−
ト酸化膜とする第2のトランジスタ36とを連続して形
成することができる。この結果、半導体装置の集積度を
向上させることができる。
【0030】尚、上記第3の実施例では、第2の多結晶
シリコン層16の上に第2のレジスト膜を第1の多結晶
シリコン層13の一部を覆うように設けている。これ
は、第2の多結晶シリコン層16の上に第1の多結晶シ
リコン層13の一部を覆わない第2のレジスト膜を設け
ると、前記第2のレジスト膜をマスクとして第2の酸化
膜15がエッチングされた際、前記境界30においてP
型シリコン基板11が露出され、この露出されたP型シ
リコン基板11に燐がしみだすことにより、セルのしき
い値を変化させてしまうからである。
【0031】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
第1の導電層の上に第1のマスク膜を設け、この第1の
マスク膜をマスクとして前記第1の導電層をエッチング
し、前記第1のマスク膜を除去し、前記第1の導電層を
マスクとして前記第1の酸化膜をエッチングしている。
したがって、半導体基板の上に膜質が良く厚さが異なる
酸化膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1および第2の実施例による半導
体装置の製造方法を示す断面図。
【図2】この発明の第1および第2の実施例による半導
体装置の製造方法を示すものであり、図1の次の工程を
示す断面図。
【図3】この発明の第1および第2の実施例による半導
体装置の製造方法を示すものであり、図2の次の工程を
示す断面図。
【図4】この発明の第1および第2の実施例による半導
体装置の製造方法を示すものであり、図3の次の工程を
示す断面図。
【図5】この発明の第1および第2の実施例による半導
体装置の製造方法を示すものであり、図4の次の工程を
示す断面図。
【図6】この発明の第1の実施例による半導体装置の製
造方法を示すものであり、図5の次の工程を示す断面
図。
【図7】この発明の第2の実施例による半導体装置の製
造方法を示すものであり、図5の次の工程を示す断面
図。
【図8】この発明の第2の実施例による半導体装置の製
造方法を示すものであり、図7の次の工程を示す断面
図。
【図9】この発明の第3の実施例による半導体装置の製
造方法を示す平面図。
【符号の説明】
11…P型シリコン基板、11a …第1の領域、11b …第2
の領域、12…第1の酸化膜、13…第1の多結晶シリコン
層、14…第1のレジスト膜、15…第2の酸化膜、16…第
2の多結晶シリコン層、17…第3の多結晶シリコン層、
18…第1のゲ−ト電極、19…第2のゲ−ト電極、22…O
NO膜、24a …第4の多結晶シリコン層、…第1のメモ
リセル、24b …第第2のメモリセル2、25…選択ゲ−
ト、26…第1のトランジスタ、27…第2のトランジス
タ、28…第3のトランジスタ、30…境界、31a …第1の
矢印、31b …第2の矢印、32…ソ−ス領域の拡散層、33
…ゲ−ト電極、34…ドレイン領域の拡散層、35…第1の
トランジスタ、36…第2のトランジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/316 H01L 21/3065 H01L 27/088

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の表面上に第1の酸化膜を設
    ける工程と、 前記第1の酸化膜の上に第1の導電層を設ける工程と、 前記第1の導電層の上に素子形成領域の一部を覆う第1
    のマスク膜を設け、この第1のマスク膜をマスクとして
    前記第1の導電層をエッチングする工程と、 前記第1のマスク膜を除去する工程と、 前記第1の導電層をマスクとして前記第1の酸化膜をエ
    ッチングすることにより、前記半導体基板を露出させる
    工程と、 前記半導体基板および前記第1の導電層の上に、前記第
    1の酸化膜と厚さが異なる第2の酸化膜を設ける工程
    と、 前記第2の酸化膜の上に第2の導電層を設ける工程と、 前記第2の導電層の上に第2のマスク膜を設け、この第
    2のマスク膜をマスクとして前記第2の導電層をエッチ
    ングする工程と、 前記第2のマスク膜を除去する工程と、 前記第2の導電層をマスクとして前記第2の酸化膜をエ
    ッチングする工程とを具備し、 前記第2のマスク膜は素子形成領域において第1の導電
    層の一部を覆っている ことを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
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