JP3168617B2 - Manufacturing method of nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents

Manufacturing method of nonvolatile semiconductor memory device

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JP3168617B2 JP16966691A JP16966691A JP3168617B2 JP 3168617 B2 JP3168617 B2 JP 3168617B2 JP 16966691 A JP16966691 A JP 16966691A JP 16966691 A JP16966691 A JP 16966691A JP 3168617 B2 JP3168617 B2 JP 3168617B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は不揮発性半導体記憶装置
の製造方法に係り、特に浮遊ゲ−ト電極と制御ゲート電
極からなる2層ゲート電極構造の不揮発性メモリ・トラ
ンジスタと単一ゲート電極構造の周辺回路用MOSトラ
ンジスタとを同一半導体基板上に形成するための不揮発
性半導体記憶装置の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, and more particularly to a nonvolatile memory transistor having a two-layer gate electrode structure including a floating gate electrode and a control gate electrode, and a single gate electrode structure. And a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device for forming the peripheral circuit MOS transistor on the same semiconductor substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】浮遊ゲート電極と制御ゲート電極からな
る2層ゲート電極構造の不揮発性メモリ・トランジスタ
では、2層ゲート電極間の容量結合を大きくとることが
高性能化を実現する重要なポイントの一つとなってい
る。
2. Description of the Related Art In a nonvolatile memory transistor having a two-layer gate electrode structure including a floating gate electrode and a control gate electrode, it is important to increase the capacitive coupling between the two-layer gate electrodes to achieve high performance. It is one.

【0003】2層ゲート電極間の層間絶縁膜としては、
浮遊ゲート電極を構成するポリシリコンの熱酸化膜がこ
れまで広く用いられてきたが、メモリセル面積を犠牲に
せずに上記容量結合を増大させるには、この熱酸化膜の
薄膜化が必要になる。しかしながら、ポリシリコン酸化
膜は単結晶シリコンの熱酸化膜に比べて電流が流れやす
く、絶縁耐圧も低いため、薄膜化が困難であった。
As an interlayer insulating film between two-layer gate electrodes,
The thermal oxide film of polysilicon constituting the floating gate electrode has been widely used so far. However, in order to increase the capacitive coupling without sacrificing the memory cell area, it is necessary to reduce the thickness of the thermal oxide film. . However, it is difficult to reduce the thickness of the polysilicon oxide film because the current flows more easily and the dielectric strength is lower than that of the thermal oxide film of single crystal silicon.

【0004】これに対して、酸化膜より高誘電率の材料
で層間絶縁膜を構成することができれば、薄膜化をせず
に容量結合を増大させることが可能になる。従って、特
開昭60-145666号公報あるいは特開昭61-229368号公報で
は上記の考えに基づき、薄いシリコン酸化膜と高誘電率
のシリコン窒化膜との2層膜で層間絶縁膜を構成した不
揮発性記憶装置が開示されている。また、特公平2-2310
号公報及び特公平2-2311号公報には、シリコン窒化膜の
上下に薄いシリコン酸化膜を設けて層間絶縁膜とした不
揮発性記憶装置及びその製造方法が開示されている。
On the other hand, if the interlayer insulating film can be made of a material having a higher dielectric constant than the oxide film, it is possible to increase the capacitive coupling without reducing the thickness. Therefore, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-145666 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-229368, based on the above idea, an interlayer insulating film is constituted by a two-layer film of a thin silicon oxide film and a silicon nitride film having a high dielectric constant. A non-volatile storage device is disclosed. In addition, Tokuhei 2-2310
Japanese Patent Application Publication No. JP-B-Heisei 2-2311 and JP-B-2-2311 disclose a nonvolatile memory device in which a thin silicon oxide film is provided above and below a silicon nitride film to form an interlayer insulating film, and a method of manufacturing the same.

【0005】この様に層間絶縁膜に高誘電率材料を用い
る方式は、製造プロセスの低温化の面でも有利である。
ポリシリコンの熱酸化膜を層間絶縁膜に用いる場合、リ
ーク電流をデータ保持特性の許容範囲内に抑えるために
は1000℃乃至1150℃程度の高温酸化が必要であ
った。これに対して、上記公知例では、化学気相堆積法
(CVD法)によるシリコン窒化膜を用いれば、薄いシ
リコン酸化膜の形成も含めて800℃乃至920℃程度
にプロセスを低温化できることが示されている。
[0005] The method of using a high dielectric constant material for the interlayer insulating film as described above is also advantageous in terms of lowering the manufacturing process temperature.
In the case where a thermal oxide film of polysilicon is used as an interlayer insulating film, high-temperature oxidation of about 1000 ° C. to 1150 ° C. is required to suppress a leak current within an allowable range of data retention characteristics. On the other hand, in the above-mentioned known example, it is shown that if a silicon nitride film formed by a chemical vapor deposition method (CVD method) is used, the temperature of the process can be lowered to about 800 ° C. to 920 ° C. including formation of a thin silicon oxide film. Have been.

【0006】一方、ポリシリコン酸化膜を層間絶縁膜に
用いた不揮発性メモリ・トランジスタを、単一ゲート電
極構造の周辺回路用MOSトランジスタと同一半導体基
板上に形成する製造方法に関しては、特開昭61-42171号
公報及び特開昭62-150781号公報にそれぞれ開示されて
いる。
On the other hand, a method for forming a nonvolatile memory transistor using a polysilicon oxide film as an interlayer insulating film on the same semiconductor substrate as a MOS transistor for a peripheral circuit having a single gate electrode structure is disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. H10-157,197. These are disclosed in JP-A-61-42171 and JP-A-62-150781, respectively.

【0007】特開昭61-42171号公報では2層の導電層
(例えばポリシリコン膜)を用い、第1層目及び第2層
目の導電層でメモリ・トランジスタの2層ゲート電極を
形成するとともに、同じ第2層目の導電層で周辺回路用
MOSトランジスタの単一ゲート電極を形成する製造方
法が開示されている。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-42171, a two-layer gate electrode of a memory transistor is formed by using a first conductive layer and a second conductive layer (for example, a polysilicon film). In addition, a manufacturing method is disclosed in which a single gate electrode of a peripheral circuit MOS transistor is formed using the same second conductive layer.

【0008】また、特開昭62-150781号公報では3層の
導電層を用い、第1層目及び第2層目の導電層でメモリ
・トランジスタの2層ゲート電極を形成し、第2層目及
び第3層目の導電層で周辺回路用MOSトランジスタの
単一ゲート電極をそれぞれ形成する製造方法が開示され
ている。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-150781, a three-layered conductive layer is used, a first-layer and a second-layer conductive layer are used to form a two-layer gate electrode of a memory transistor. A manufacturing method is disclosed in which a single gate electrode of a peripheral circuit MOS transistor is formed in each of the first and third conductive layers.

【0009】2層ゲート電極構造の不揮発性メモリ・ト
ランジスタを不揮発性記憶装置のメモリセルとして動作
させるためには、これを駆動する周辺回路用MOSトラ
ンジスタを同一半導体基板上に形成する必要がある。
In order to operate a non-volatile memory transistor having a two-layer gate electrode structure as a memory cell of a non-volatile memory device, it is necessary to form a peripheral circuit MOS transistor for driving the non-volatile memory transistor on the same semiconductor substrate.

【0010】既に述べたように、不揮発性メモリ・トラ
ンジスタの層間絶縁膜をポリシリコン酸化膜で構成する
場合には、それに適した製造方法が公知例として明らか
にされている。しかしながら、層間絶縁膜の少なくとも
一部に、従来の技術で述べたシリコン窒化膜のような高
誘電率材料を利用しようとすると、従来技術の組合せで
は以下に示すような問題が生じる。
As described above, when an interlayer insulating film of a nonvolatile memory transistor is formed of a polysilicon oxide film, a manufacturing method suitable for the polysilicon oxide film has been disclosed as a known example. However, when an attempt is made to use a high dielectric constant material such as the silicon nitride film described in the related art for at least a part of the interlayer insulating film, the combination of the related arts causes the following problems.

【0011】すなわち、層間絶縁膜にシリコン窒化膜の
如き高誘電率材料を用いる場合には、当然、層間絶縁膜
と周辺回路用MOSトランジスタのゲート酸化膜とを異
なる工程で形成しなければならないが、この2つの工程
が相互に悪影響を及ぼしあうため、層間絶縁膜及びゲー
ト酸化膜の信頼度を確保するのが困難であると言う問題
である。
That is, when a high dielectric constant material such as a silicon nitride film is used for the interlayer insulating film, the interlayer insulating film and the gate oxide film of the peripheral circuit MOS transistor must be formed in different steps. The two processes adversely affect each other, so that it is difficult to ensure the reliability of the interlayer insulating film and the gate oxide film.

【0012】具体的には、周辺回路用MOSトランジス
タを形成する領域の基板上では、メモリ・トランジスタ
の層間絶縁膜として設けた高誘電率膜を除去した後にゲ
ート酸化を行なうことになるが、高誘電率膜の除去の際
に剥き出しになった基板に与えられる汚染あるいはダメ
ージがゲート酸化膜の信頼度を低下させると言うもので
ある。
Specifically, on the substrate in the region where the MOS transistor for the peripheral circuit is to be formed, gate oxidation is performed after removing the high dielectric constant film provided as the interlayer insulating film of the memory transistor. It is said that contamination or damage given to the exposed substrate when removing the dielectric constant film lowers the reliability of the gate oxide film.

【0013】すなわち、メモリ・トランジスタ領域のシ
リコン窒化膜上のみにホトレジストを被覆し、ドライエ
ッチングによって周辺回路用MOSトランジスタ部のシ
リコン窒化膜を除去するに際して、シリコン窒化膜とシ
リコン酸化膜とのエッチ・レートの比が充分に取れない
ため、周辺回路用MOSトランジスタ部のシリコン窒化
膜下のシリコン酸化膜もドライエッチングを蒙ることに
より、その下のシリコン基板表面にダメージを受けた
り、ドライエッチング装置よりの重金属等がその下のシ
リコン基板表面に導入され、表面が汚染されると言うも
のである。
That is, when the photoresist is coated only on the silicon nitride film in the memory transistor region and the silicon nitride film in the peripheral circuit MOS transistor portion is removed by dry etching, the etching of the silicon nitride film and the silicon oxide film is performed. Since the rate ratio cannot be sufficiently obtained, the silicon oxide film under the silicon nitride film in the MOS transistor portion for the peripheral circuit is also subjected to dry etching, so that the surface of the silicon substrate under the silicon oxide film may be damaged or the dry etching device may not be used. It is said that heavy metal or the like is introduced into the surface of the silicon substrate underneath, and the surface is contaminated.

【0014】また、メモリ・トランジスタ領域の層間絶
縁膜も、上記シリコン窒化膜の除去工程の際にホトレジ
スト膜を塗布されたり、あるいは周辺回路領域にゲート
酸化膜を形成する前の洗浄工程に曝されたりするため、
低電界におけるリーク電流が増大したり、絶縁耐圧の確
保が困難となると言う問題も有る。
The interlayer insulating film in the memory / transistor region is also coated with a photoresist film in the step of removing the silicon nitride film or exposed to a cleaning step before forming a gate oxide film in the peripheral circuit region. Or
There are also problems that a leak current in a low electric field increases and that it is difficult to secure a withstand voltage.

【0015】一方、特開平2-84776号公報では、周辺回
路部のMOSトランジスタのゲート絶縁膜およびメモリ
・トランジスタ部の2層ゲート電極構造の層間絶縁膜へ
のドライエッチングのプラズマダメージを解決するため
に次のような不揮発性半導体記憶装置の製造方法が開示
されている。
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-84776 discloses a method for solving plasma damage caused by dry etching on a gate insulating film of a MOS transistor in a peripheral circuit portion and an interlayer insulating film of a two-layer gate electrode structure in a memory transistor portion. Discloses the following method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device.

【0016】この方法は、不揮発性半導体記憶装置のメ
モリ・トランジスタ部の2層ゲート電極構造の層間絶縁
膜であるシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸
化膜の3層の層間絶縁膜の上に更にシリコン窒化膜を形
成した後、メモリ・セル部にホトレジスタパターンを部
分的に残して、周辺回路部のMOSトランジスタ部のシ
リコン窒化膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリ
コン酸化膜の4層を上から順次エッチングして下部シリ
コン酸化膜をある程度基板上に残した状態でアッシャー
処理によってホトレジストパターンを除去することによ
って、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化
膜の3層を上部のシリコン窒化膜で覆い、周辺回路部の
MOSトランジスタのシリコン基板表面の下地のシリコ
ン酸化膜でカバーしてプラズマアッシャーの影響を受け
ないようにしたものである。
According to this method, a three-layered interlayer insulating film of a silicon oxide film, a silicon nitride film and a silicon oxide film which is an interlayer insulating film having a two-layer gate electrode structure in a memory transistor portion of a nonvolatile semiconductor memory device is formed. After a silicon nitride film is further formed, the photoresist pattern is partially left in the memory cell portion, and four layers of a silicon nitride film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxide film of the MOS transistor portion of the peripheral circuit portion are formed. Are sequentially etched from the top and the photoresist pattern is removed by asher processing while leaving a lower silicon oxide film on the substrate to a certain extent, so that the silicon oxide film, the silicon nitride film, and the silicon oxide film are Cover with a silicon oxide film on the surface of the silicon substrate surface of the MOS transistor in the peripheral circuit area Te is obtained so as not to be affected by the plasma asher.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者等の検討により、特開平2-84776号公報に記載の製造
方法では、更に下記の如き問題を有することが明らかと
された。
However, studies by the present inventors have revealed that the production method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-84776 further has the following problems.

【0018】しなわち、この問題は、メモリ・トランジ
スタ部の4層目のシリコン窒化膜を熱リン酸によりウエ
ットエッチングで除去するに際して、シリコン酸化膜、
シリコン窒化膜、シリコン酸化膜の3層からなるメモリ
・トランジスタ部の層間絶縁膜および周辺回路部のMO
Sトランジスタ部の下地のシリコン酸化膜が熱リン酸に
よりダメージを受け、不揮発性半導体記憶装置の信頼性
を向上することが出来ないと言うものである。
That is, the problem is that when the fourth silicon nitride film in the memory transistor portion is removed by wet etching with hot phosphoric acid, a silicon oxide film,
An interlayer insulating film of a memory transistor portion including three layers of a silicon nitride film and a silicon oxide film and an MO of a peripheral circuit portion.
This is because the underlying silicon oxide film of the S transistor portion is damaged by the hot phosphoric acid, and the reliability of the nonvolatile semiconductor memory device cannot be improved.

【0019】従って、本発明は2層ゲート電極構造の不
揮発性メモリ・トランジスタと、これを駆動する周辺回
路用MOSトランジスタとを同一半導体基板上に備えた
不揮発性半導体記憶装置の開発に際して上述の如き検討
結果を基にして為されたものであり、その目的とすると
ころは、メモリ・トランジスタの層間絶縁膜の少なくと
も一部にシリコン熱酸化膜以外の高誘電率膜材料を用い
る場合に、周辺回路用MOSトランジスタのゲート酸化
膜の信頼性を高いレベルに保つ事が可能となる不揮発性
半導体記憶装置の製造方法を提供することにある。
Accordingly, the present invention provides a nonvolatile semiconductor memory device having a two-layer gate electrode structure and a MOS transistor for a peripheral circuit for driving the same on the same semiconductor substrate when developing a nonvolatile semiconductor memory device as described above. The purpose of this study is to use a peripheral circuit when a high-dielectric-constant film material other than a silicon thermal oxide film is used for at least a part of the interlayer insulating film of a memory transistor. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device which can maintain the reliability of a gate oxide film of a MOS transistor at a high level.

【0020】また、本発明の他の目的とするところは、
2層ゲート電極構造の不揮発性メモリ・トランジスタの
層間絶縁膜の信頼性を共に高いレベルに保つ事が可能と
なる不揮発性半導体記憶装置の製造方法を提供すること
にある。
Another object of the present invention is as follows.
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device that can maintain both the reliability of an interlayer insulating film of a nonvolatile memory transistor having a two-layer gate electrode structure at a high level.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】上記の目的は、以下の解
決方法に達成されることができる。
The above object can be achieved by the following solution.

【0022】第1の解決方法としては、2層ゲート電極
構造(5、7)を有する不揮発性メモリ・トランジスタ
の高誘電率層間絶縁膜(6)を形成する前に、周辺回路
用MOSトランジスタを形成する領域の基板上を、基板
の熱酸化膜(3)と化学気相堆積法によって形成した導
電膜(例えば多結晶シリコン膜)(5)で順次被覆して
おくものである(図1参照)。
As a first solution, before forming a high dielectric constant interlayer insulating film (6) of a nonvolatile memory transistor having a two-layer gate electrode structure (5, 7), a MOS transistor for a peripheral circuit is formed. The substrate in the region to be formed is sequentially covered with a thermal oxide film (3) of the substrate and a conductive film (for example, a polycrystalline silicon film) (5) formed by chemical vapor deposition (see FIG. 1). ).

【0023】さらに、第2の解決手段としては、2層ゲ
ート電極構造(5、7)を有する不揮発性メモリ・トラ
ンジスタの高誘電率層間絶縁膜(6)と同時に形成され
た絶縁膜(6)を周辺回路用MOSトランジスタ領域上
で選択的に除去する前に、最終的に2層ゲート電極構造
の不揮発性メモリ・トランジスタの制御ゲート電極の少
なくとも一部となる導電膜(例えば多結晶シリコン膜)
(7)にて不揮発性メモリ・トランジスタの高誘電率層
間絶縁膜(6)の表面を被覆しておくものである(図1
参照)。
Further, as a second solution, an insulating film (6) formed simultaneously with a high dielectric constant interlayer insulating film (6) of a nonvolatile memory transistor having a two-layer gate electrode structure (5, 7) Before selectively removing on the peripheral circuit MOS transistor region, a conductive film (for example, a polycrystalline silicon film) which finally becomes at least a part of a control gate electrode of a nonvolatile memory transistor having a two-layer gate electrode structure
In (7), the surface of the high dielectric constant interlayer insulating film (6) of the nonvolatile memory transistor is covered (FIG. 1).
reference).

【0024】[0024]

【作用】第1の解決方法によれば、周辺回路用MOSト
ランジスタ領域の層間絶縁膜(6)を除去する際に、周
辺回路用MOSトランジスタ領域の下地の導電膜(5)
がエッチングによる汚染あるいはダメージに対してバッ
ファ層として働く。また、この導電膜(5)を除去する
必要がある場合にも、導電膜(5)と下地の熱酸化膜
(3)との間のエッチング選択比を通常充分に大きく取
ることが出来るため、周辺回路用MOSトランジスタ領
域の半導体基板が剥き出しになって汚染あるいはダメー
ジを受けることはない。こうして、周辺回路用MOSト
ランジスタ領域のゲート酸化膜の信頼性を高めることが
でき、当初の目的を達成することができる。
According to the first solution, when the interlayer insulating film (6) in the peripheral circuit MOS transistor region is removed, the underlying conductive film (5) in the peripheral circuit MOS transistor region is removed.
Acts as a buffer layer against contamination or damage due to etching. Further, even when it is necessary to remove the conductive film (5), the etching selectivity between the conductive film (5) and the underlying thermal oxide film (3) can usually be sufficiently increased. The semiconductor substrate in the peripheral circuit MOS transistor region is not exposed and is not contaminated or damaged. Thus, the reliability of the gate oxide film in the MOS transistor region for the peripheral circuit can be improved, and the original object can be achieved.

【0025】第2の解決方法によれば、不揮発性メモリ
・トランジスタ部の層間絶縁膜(6)表面が上地の導電
膜(7)で被覆されているので、この層間絶縁膜(6)
がホトレジストの直接塗布やアッシャ除去の雰囲気に曝
されたり、あるいは、後に続く熱酸化工程(周辺回路用
MOSトランジスタ領域でのゲート酸化膜(8)形成)
での前洗浄の影響を受けたりすることを回避できる。こ
の結果、層間絶縁膜(6)の低電界リーク電流や絶縁破
壊耐性が著しく向上して、当初の目的を達成することが
できる。
According to the second solution, since the surface of the interlayer insulating film (6) of the nonvolatile memory transistor portion is covered with the upper conductive film (7), this interlayer insulating film (6)
Is exposed to an atmosphere for direct application of photoresist or removal of asher, or a subsequent thermal oxidation step (formation of gate oxide film (8) in MOS transistor region for peripheral circuit)
And the influence of the pre-cleaning can be avoided. As a result, the low electric field leakage current and dielectric breakdown resistance of the interlayer insulating film (6) are remarkably improved, and the original object can be achieved.

【0026】本発明のその他の特徴とその他の目的は、
以下に詳述する実施例から明らかとなろう。
[0026] Other features and other objects of the present invention are as follows.
This will become apparent from the embodiments described in detail below.

【0027】[0027]

【実施例】上記の2つの解決方法を組合せた製造工程の
好適な一例として、3層の堆積導電膜を利用した製造工
程の断面図を図1に示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a cross-sectional view of a manufacturing process using three deposited conductive films as a preferred example of a manufacturing process combining the above two solutions.

【0028】以下、簡単のために、不揮発性メモリ・ト
ランジスタを形成する半導体基板上の領域を第1の領
域、周辺回路用MOSトランジスタを形成する領域を第
2の領域と呼ぶ。
Hereinafter, for simplicity, the region on the semiconductor substrate where the non-volatile memory transistor is formed is called a first region, and the region where the peripheral circuit MOS transistor is formed is called a second region.

【0029】以下に、図1の実施例による製造工程を詳
細に説明する。
Hereinafter, the manufacturing process according to the embodiment of FIG. 1 will be described in detail.

【0030】図1(A):半導体基板1上に素子分離用
のフィールド酸化膜2とメモリ・トランジスタのゲート
酸化膜3をそれぞれ形成した後、多結晶シリコン膜であ
る第1の導電膜5を堆積する。この導電膜5は、第1の
領域ではメモリ・トランジスタの浮遊ゲート電極となる
一方、第2の領域では後述する様に半導体基板表面の保
護膜となる。
FIG. 1A: After a field oxide film 2 for element isolation and a gate oxide film 3 of a memory transistor are formed on a semiconductor substrate 1, a first conductive film 5 of a polycrystalline silicon film is formed. accumulate. The conductive film 5 serves as a floating gate electrode of the memory transistor in the first region, and serves as a protective film on the surface of the semiconductor substrate in the second region as described later.

【0031】こうして、後に続く層間絶縁膜6の形成に
先立って、第2の領域の半導体基板表面を被覆する導電
膜5を浮遊ゲート電極5と同一層の導電膜で形成するこ
とができる。
Thus, prior to the formation of the subsequent interlayer insulating film 6, the conductive film 5 covering the surface of the semiconductor substrate in the second region can be formed of the same conductive film as the floating gate electrode 5.

【0032】図1(B):ゲート酸化膜3の誘電率より
高い高誘電率の層間絶縁膜6を形成した後、その上にメ
モリ・トランジスタの制御ゲート電極となる第2の導電
膜7(多結晶シリコン膜)を形成する。
FIG. 1B: After an interlayer insulating film 6 having a higher dielectric constant than the gate oxide film 3 is formed, a second conductive film 7 (which serves as a control gate electrode of a memory transistor) is formed thereon. A polycrystalline silicon film is formed.

【0033】図1(C):リソグラフィの手法を用い
て、第2の領域上の第2の導電膜7、第1の導電膜5を
順次除去する。
FIG. 1C: The second conductive film 7 and the first conductive film 5 on the second region are sequentially removed by lithography.

【0034】エッチングにより第2の領域で層間絶縁膜
6を除去するに際し、下地の多結晶シリコン膜5は第2
の領域の半導体表面が汚染あるいはダメージを受けない
ようにするためのバッファ層として働く。
When the interlayer insulating film 6 is removed in the second region by etching, the underlying polycrystalline silicon film 5 is
Serves as a buffer layer for preventing the semiconductor surface in the region from being contaminated or damaged.

【0035】また、エッチングにより第2の領域で層間
絶縁膜6を除去するに際し、メモリ・セル部の上部の多
結晶シリコン膜7は第1の領域の層間絶縁膜6がホトレ
ジストの直接塗布、アッシャ雰囲気、前洗浄の影響を受
けないようにするためのバッファ層として働く。
When removing the interlayer insulating film 6 in the second region by etching, the polycrystalline silicon film 7 in the upper part of the memory cell portion is formed by directly applying a photoresist to the interlayer insulating film 6 in the first region. It acts as a buffer layer so that it is not affected by the atmosphere and pre-cleaning.

【0036】尚、第1の導電膜5のエッチングに際して
は、下地のゲート酸化膜3に対して選択比をもたせるこ
とにより、半導体基板1が露出するのを避けるようにす
ることが望ましい。例えば、ドライエッチングを用いる
場合は、多結晶シリコン膜5とシリコン酸化膜3のエッ
チング選択比は50:1となり、ウェットを用いる場合
は、多結晶シリコン膜5とシリコン酸化膜3のエッチン
グ選択比は更に大きくなり、半導体基板1が露出するの
を防止することができる。
When the first conductive film 5 is etched, it is desirable to give the selectivity to the underlying gate oxide film 3 so as to avoid exposing the semiconductor substrate 1. For example, when dry etching is used, the etching selectivity between the polycrystalline silicon film 5 and the silicon oxide film 3 is 50: 1, and when wet is used, the etching selectivity between the polycrystalline silicon film 5 and the silicon oxide film 3 is Further, the semiconductor substrate 1 can be prevented from being exposed.

【0037】図1(D):第2の領域の半導体基板表面
を新たに熱酸化して周辺回路用MOSトランジスタのゲ
ート酸化膜8を形成した後、第3の導電膜10(多結晶
シリコン膜)を連続して形成する。
FIG. 1D: After the surface of the semiconductor substrate in the second region is newly thermally oxidized to form the gate oxide film 8 of the peripheral circuit MOS transistor, the third conductive film 10 (polycrystalline silicon film) is formed. ) Are formed continuously.

【0038】図1(E):第1の領域で上記第3の導電
膜10を完全に除去するとともに、第2の領域では同じ
第3の導電膜10を加工して周辺回路用MOSトランジ
スタの単層ゲート電極を形成する。第1の領域で第3の
導電膜10を除去するに当っては、図1(D)の熱酸化
時に第2の導電膜7の上に形成された酸化膜9をストッ
パとして用いる。続いて、第1の領域で第2の導電膜
7、層間絶縁膜6、及び第1の導電膜5を順次加工する
ことによりメモリ・トランジスタの2層ゲート電極を形
成し、以下通常のソース、ドレイン領域の形成工程へと
続く。
FIG. 1E: In the first region, the third conductive film 10 is completely removed, and in the second region, the same third conductive film 10 is processed to form a peripheral circuit MOS transistor. A single-layer gate electrode is formed. In removing the third conductive film 10 in the first region, the oxide film 9 formed on the second conductive film 7 during the thermal oxidation in FIG. 1D is used as a stopper. Subsequently, the second conductive film 7, the interlayer insulating film 6, and the first conductive film 5 are sequentially processed in the first region to form a two-layer gate electrode of the memory transistor. The process continues to the step of forming the drain region.

【0039】上述した2つの解決方法を組合せた製造工
程の他の好適な例として、2層の堆積導電膜を利用した
製造工程の断面図を図2に示す。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a manufacturing process using two deposited conductive films as another preferred example of the manufacturing process in which the above two solutions are combined.

【0040】図2(A):半導体基板1上に素子分離用
のフィールド酸化膜2、メモリ・トランジスタのゲート
酸化膜3および周辺回路用MOSトランジスタのゲート
酸化膜4をそれぞれ形成した後、第1の導電膜5を堆積
する。
FIG. 2A: After a field oxide film 2 for element isolation, a gate oxide film 3 of a memory transistor and a gate oxide film 4 of a MOS transistor for a peripheral circuit are formed on a semiconductor substrate 1, Is deposited.

【0041】この導電膜5は、第1の領域ではメモリ・
トランジスタの浮遊ゲート電極となる一方、第2の領域
では後述する様に半導体基板表面の保護膜となる。
The conductive film 5 has a memory region in the first region.
The second region serves as a protective film on the surface of the semiconductor substrate, as will be described later, while serving as a floating gate electrode of the transistor.

【0042】こうして、後に続く層間絶縁膜6の形成に
先立って、第2の領域の半導体基板表面を被覆する導電
膜5を浮遊ゲート電極5と同一層の導電膜で形成するこ
とができる。
Thus, prior to the formation of the subsequent interlayer insulating film 6, the conductive film 5 covering the surface of the semiconductor substrate in the second region can be formed of the same layer as the floating gate electrode 5.

【0043】図2(B):層間絶縁膜6を形成した後、
その上にメモリ・トランジスタの制御ゲート電極となる
第2の導電膜7を連続して形成する。
FIG. 2B: After forming the interlayer insulating film 6,
A second conductive film 7 serving as a control gate electrode of the memory transistor is continuously formed thereon.

【0044】図2(C):リソグラフィの手法を用い
て、第2の領域上の第2の導電膜7、層間絶縁膜6を順
次除去する。
FIG. 2C: The second conductive film 7 and the interlayer insulating film 6 on the second region are sequentially removed by lithography.

【0045】図2(D):第1の領域で第2の導電膜
7、層間絶縁膜6、及び第1の導電膜5を順次加工する
ことによりメモリ・トランジスタの2層ゲート電極を形
成するとともに、第2の領域では第1の導電膜5を加工
することにより周辺回路用MOSトランジスタのゲート
電極を形成する。以下通常のソース、ドレイン領域の形
成工程へと続く。
FIG. 2D: The second conductive film 7, the interlayer insulating film 6, and the first conductive film 5 are sequentially processed in the first region to form a two-layer gate electrode of the memory transistor. At the same time, in the second region, the first conductive film 5 is processed to form the gate electrode of the peripheral circuit MOS transistor. Thereafter, the process proceeds to a normal source / drain region forming process.

【0046】前記2つの解決方法を組み合わせた製造工
程の他の好適な例として、図2の製造工程にゲート電極
材料の低抵抗化工程を追加した例を図3に示す。
FIG. 3 shows another preferred example of the manufacturing process in which the above two solutions are combined, in which a step of reducing the resistance of the gate electrode material is added to the manufacturing process of FIG.

【0047】図3(A)、(B)、(C)は、図2
(A)、(B)、(C)の各工程と全く同様である。こ
の後に、以下の工程が追加される。
FIGS. 3A, 3B, and 3C show FIGS.
This is exactly the same as each of the steps (A), (B) and (C). After this, the following steps are added.

【0048】図3(D’):1層目及び2層目の導電膜
5、7と電気的に一体となる3層目の導電膜10a(例
えば金属シリサイド膜のように多結晶シリコンよりも低
抵抗の導電膜)を全面に形成する。
FIG. 3 (D ′): Third conductive film 10 a electrically integrated with first and second conductive films 5 and 7 (for example, as compared with polycrystalline silicon such as a metal silicide film). A low-resistance conductive film is formed on the entire surface.

【0049】図3(E):3層目の導電膜10a及び1
層目の導電膜5を加工して周辺回路用MOSトランジス
タのゲート電極を形成するのに続いて、3層目の導電膜
10a及び2層目の導電膜7、層間絶縁膜6、1層目の
導電膜5を重ね切り加工することにより不揮発性メモリ
・トランジスタの2層ゲート電極を形成する。以下通常
のソース、ドレイン領域の形成工程へと続く。
FIG. 3E: Third conductive films 10a and 10a
After forming the gate electrode of the peripheral circuit MOS transistor by processing the conductive film 5 of the layer, the conductive film 10a of the third layer, the conductive film 7 of the second layer, the interlayer insulating film 6, and the first layer The two-layer gate electrode of the non-volatile memory transistor is formed by overlapping and cutting the conductive film 5 of FIG. Thereafter, the process proceeds to a normal source / drain region forming process.

【0050】図4は、本実施例で述べる製造方法により
同一半導体基板上に形成した不揮発性メモリ・トランジ
スタ及び周辺回路用MOSトランジスタからなる集積回
路素子の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of an integrated circuit device including a nonvolatile memory transistor and a peripheral circuit MOS transistor formed on the same semiconductor substrate by the manufacturing method described in this embodiment.

【0051】特に制限されないが、図4の集積回路素子
は単結晶p型シリコンからなる半導体基板11上に形成
されている。nチャネルMOSトランジスタはかかる半
導体基板11と同一導電型のp型ウエル領域12表面に
形成されたn型ソース、ドレイン領域29、30、この
ソース領域とドレイン領域間のチャネル上に形成された
薄いゲート酸化膜27、および第3の導電膜(タングス
テンポリサイド膜、即ちポリシリコンとタングステンシ
リサイドの2層膜)からなるゲート電極28から構成さ
れる。
Although not particularly limited, the integrated circuit device of FIG. 4 is formed on a semiconductor substrate 11 made of single crystal p-type silicon. The n-channel MOS transistor has n-type source and drain regions 29 and 30 formed on the surface of a p-type well region 12 of the same conductivity type as the semiconductor substrate 11, and a thin gate formed on a channel between the source region and the drain region. An oxide film 27 and a gate electrode 28 made of a third conductive film (a tungsten polycide film, that is, a two-layer film of polysilicon and tungsten silicide) are formed.

【0052】一方、pチャネルMOSトランジスタは上
記半導体基板11とは逆導電型のn型ウエル領域13に
形成されている。このn型ウエル領域13表面に形成さ
れたp型ソース、ドレイン領域31、32、このソース
領域とドレイン領域間のチャネル上に形成された薄いゲ
ート酸化膜27、および第3の導電膜(タングステンポ
リサイド膜、即ちポリシリコンとタングステンシリサイ
ドの2層膜)からなるゲート電極28から構成される。
On the other hand, the p-channel MOS transistor is formed in an n-type well region 13 of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate 11. P-type source and drain regions 31 and 32 formed on the surface of the n-type well region 13, a thin gate oxide film 27 formed on a channel between the source region and the drain region, and a third conductive film (tungsten polysilicon) The gate electrode 28 is formed of a side film, that is, a two-layer film of polysilicon and tungsten silicide.

【0053】特に制限されないが、本実施例のnチャネ
ル及びpチャネルMOSトランジスタはいわゆるLDD
(Lightly Doped Drain)構造を用いている。
Although not particularly limited, the n-channel and p-channel MOS transistors of this embodiment are so-called LDD
(Lightly Doped Drain) structure is used.

【0054】不揮発性メモリ・トランジスタは、nチャ
ネルMOSトランジスタと同じく、p型ウエル領域12
上に形成されている。この不揮発性メモリ・トランジス
タは、ゲート酸化膜(トンネル酸化膜)16、第1の導
電膜(多結晶シリコン膜)からなる浮遊ゲート電極1
7、薄いシリコン酸化膜18、20とシリコン窒化膜1
9の複合膜である層間絶縁膜、第2の導電膜(同じく多
結晶シリコン膜)からなる制御ゲート電極21、サイド
ウォールスペーサ26の形成前に形成されたソース領域
24、ドレイン領域22、及びドレインシールド領域2
3から構成される。浮遊ゲート電極17、層間絶縁膜1
8、19、20、及び制御ゲート電極21は1回のリソ
グラフィ工程でゲート長方向に重ね切り加工され、スタ
ック型の2層ゲート電極構造が実現されている。
The non-volatile memory transistor is, like the n-channel MOS transistor, a p-type well region 12
Is formed on. This non-volatile memory transistor has a gate oxide film (tunnel oxide film) 16 and a floating gate electrode 1 made of a first conductive film (polycrystalline silicon film).
7. Thin silicon oxide films 18 and 20 and silicon nitride film 1
9, a control gate electrode 21 made of a second conductive film (also a polycrystalline silicon film), a source region 24, a drain region 22, and a drain formed before the formation of the sidewall spacer 26. Shield area 2
3 Floating gate electrode 17, interlayer insulating film 1
8, 19, and 20, and the control gate electrode 21 are overlapped and cut in the gate length direction in one lithography process, thereby realizing a stacked two-layer gate electrode structure.

【0055】ゲート酸化膜16は半導体基板11の表面
を熱酸化することにより形成された酸化シリコン膜から
なり、その膜厚は10nm程度である。
The gate oxide film 16 is formed of a silicon oxide film formed by thermally oxidizing the surface of the semiconductor substrate 11, and has a thickness of about 10 nm.

【0056】層間絶縁膜は前述のようにシリコン酸化膜
とシリコン窒化膜の複合膜であり、多結晶シリコン浮遊
ゲート電極17の表面に約4nmの厚さの熱酸化膜18
を形成した後、化学気層堆積法で形成した膜厚20nm
のシリコン窒化膜19の表面に更に約4nmの厚さ熱酸
化膜20を形成したもので、酸化膜換算膜厚はおよそ1
8nmである。
As described above, the interlayer insulating film is a composite film of a silicon oxide film and a silicon nitride film, and a thermal oxide film 18 having a thickness of about 4 nm is formed on the surface of the polysilicon floating gate electrode 17.
Is formed, and a film thickness of 20 nm is formed by a chemical vapor deposition method.
A thermal oxide film 20 having a thickness of about 4 nm is further formed on the surface of the silicon nitride film 19 of FIG.
8 nm.

【0057】多結晶シリコン制御ゲート電極21は、層
間絶縁膜18、19、20の静電容量結合により浮遊ゲ
ート電極17の電位を制御する働きをする。制御ゲート
電極21および浮遊ゲート電極17のチャネル長方向の
端部は前述のように一回のリソグラフィグ工程で加工さ
れており、そのゲート長は1.0μm程度である。ま
た、制御ゲート電極21は後述するワード線Wと一体に
なっている。
The polycrystalline silicon control gate electrode 21 functions to control the potential of the floating gate electrode 17 by the capacitive coupling of the interlayer insulating films 18, 19, 20. The ends of the control gate electrode 21 and the floating gate electrode 17 in the channel length direction are processed by one lithography step as described above, and the gate length is about 1.0 μm. The control gate electrode 21 is integrated with a word line W described later.

【0058】ドレイン領域22はn+型半導体領域から
構成され、コンタクトホールを介してアルミニウム配線
35からなるデータ線Dに接続されている。
Drain region 22 is formed of an n + type semiconductor region, and is connected to data line D formed of aluminum wiring 35 via a contact hole.

【0059】ドレイン領域22を取り囲むように、ドレ
インシールド領域23がp+型半導体領域で形成されて
おり、熱平衡状態でのしきい値電圧設定、後述する書込
み動作でのチャネルホットエレクトロンの注入効率向
上、及びパンチスルー防止を実現している。
A drain shield region 23 is formed of ap + -type semiconductor region so as to surround the drain region 22. The threshold voltage is set in a thermal equilibrium state, the channel hot electron injection efficiency in a write operation described later is improved, And punch-through prevention.

【0060】ソース領域は砒素(As)を不純物とするn
+型半導体領域24からなり、さらに、後述するソース
線SLを構成している。
The source region is made of n containing arsenic (As) as an impurity.
It comprises a + type semiconductor region 24 and further forms a source line SL described later.

【0061】なお、14は素子分離用のLOCOS法に
よるフィールド酸化膜、15はp+型半導体領域からな
る寄生チャネル防止用のチャネルストッパ、35アルミ
ニウム配線、33、34はアルミニウム配線35に対す
る2層の層間絶縁膜である。不揮発性メモリ・トランジ
スタのドレイン領域上、及び周辺回路用MOSトランジ
スタのソース、ドレイン領域上、また図4には示されて
いないが素子分離領域の各ゲート電極上に、それぞれコ
ンタクトホールが形成されている。
Reference numeral 14 denotes a field oxide film formed by a LOCOS method for element isolation, 15 denotes a channel stopper for preventing a parasitic channel formed of a p + type semiconductor region, 35 aluminum wiring, and 33 and 34 denote two interlayer layers for the aluminum wiring 35. It is an insulating film. Contact holes are formed on the drain region of the nonvolatile memory transistor, on the source and drain regions of the MOS transistor for the peripheral circuit, and on each gate electrode of the element isolation region (not shown in FIG. 4). I have.

【0062】なお、図4では省略しているが、アルミニ
ウム配線35上には、化学気層堆積法により形成したP
SG(燐・シリケート・ガラス)膜およびその上のプラ
ズマシリコン窒化膜からなるファイナル・パッシベーシ
ョン膜が設けられている。
Although omitted in FIG. 4, a P layer formed by a chemical vapor deposition method is formed on the aluminum wiring 35.
A final passivation film made of an SG (phosphorus silicate glass) film and a plasma silicon nitride film thereon is provided.

【0063】図5は本実施例の製造方法により実現され
る電気的書換え可能な不揮発性半導体記憶装置の一例を
示す内部ブロック図である。
FIG. 5 is an internal block diagram showing an example of an electrically rewritable nonvolatile semiconductor memory device realized by the manufacturing method of this embodiment.

【0064】メモリアレイM−ARRAYでは、図4に
示した不揮発性メモリ・トランジスタ構造の1素子で1
ビットが構成されている。
In the memory array M-ARRAY, one element of the nonvolatile memory transistor structure shown in FIG.
Bits are configured.

【0065】Xデコーダ(XDCR)、Yデコーダ(Y
DCR)、不揮発性メモリ・トランジスタのソースに高
電圧を供給してプログラムを行なうための高電圧発生回
路(ED)等が本発明の周辺回路を構成し、この周辺回
路は図4のCMOS構造によって構成される。
An X decoder (XDCR) and a Y decoder (Y
DCR), a high voltage generating circuit (ED) for supplying a high voltage to the source of the non-volatile memory transistor and performing programming, and the like constitute a peripheral circuit of the present invention. This peripheral circuit has a CMOS structure shown in FIG. Be composed.

【0066】図6は、本発明の実施例によるメモリセル
アレイ4ビット分のレイアウトを示した平面図である。
FIG. 6 is a plan view showing a layout of 4 bits of the memory cell array according to the embodiment of the present invention.

【0067】図6中の番号は基本的に図4と対応してい
るが、新しいものとして、37は素子分離用LOCOS
領域14と活性領域の境界線、38はメタル配線からな
るデータ線35(D)とメモリセルのドレイン領域22
を接続するコンタクトホールである。また、ポリシリコ
ン制御ゲート電極21はメタルデータ線35(D)と直
交する方向に延在してワード線を構成している。
The numbers in FIG. 6 basically correspond to those in FIG. 4, but as a new one, 37 is a LOCOS for element isolation.
The boundary line between the region 14 and the active region, 38 is a data line 35 (D) made of metal wiring and the drain region 22 of the memory cell.
Is a contact hole for connecting. The polysilicon control gate electrode 21 extends in a direction orthogonal to the metal data line 35 (D) to form a word line.

【0068】この不揮発性半導体記憶装置の動作の詳細
は、米国特許第4、698、787号に記載されている
ものと原理的に同様であるので、ここでは省略する。
The details of the operation of this nonvolatile semiconductor memory device are basically the same as those described in US Pat. No. 4,698,787, and therefore will not be described here.

【0069】本発明の実施例による製造工程の流れを説
明するため、図7乃至図18の製造工程の断面図及び平
面図に付いて詳細に説明する。
In order to explain the flow of the manufacturing process according to the embodiment of the present invention, a detailed description will be given with reference to cross-sectional views and plan views of the manufacturing process shown in FIGS.

【0070】図7に示すように、p型半導体基板11の
主表面側に、通常のCMOS用ツインタブプロセスによ
りp型ウエル領域12及びn型ウエル領域13を形成
し、更にLOCOSプロセスにより素子分離用フィール
ド酸化膜14及びp+型半導体領域からなる寄生チャネ
ル防止用のチャネルストッパ15を形成する。
As shown in FIG. 7, a p-type well region 12 and an n-type well region 13 are formed on the main surface side of a p-type semiconductor substrate 11 by a normal twin-tub process for CMOS, and further, element isolation is performed by a LOCOS process. A field oxide film 14 and a channel stopper 15 for preventing a parasitic channel formed of a p + type semiconductor region.

【0071】次に、活性領域表面を熱酸化して厚さ10
nmのゲート酸化膜16を形成した後、引き続いて第1
の導電膜である厚さ200nmの多結晶シリコン膜17
を公知の化学気層堆積法で堆積させる。この多結晶シリ
コン膜17に公知の熱拡散法あるいはイオン打ち込み法
により、n型不純物である燐(P)をドーピングした
後、図8の平面図に示すように、メモリ・トランジスタ
領域で、この多結晶シリコン膜17を最終的に浮遊ゲー
ト電極とするのに適した形状となるように加工する。こ
の時、周辺回路用MOSトランジスタ領域ではこの多結
晶シリコン膜をそのまま残し、カバーとして用いる。
Next, the surface of the active region is thermally oxidized to a thickness of 10
After the formation of the gate oxide film 16 of nm,
Polycrystalline silicon film 17 having a thickness of 200 nm, which is a conductive film of
Is deposited by a known chemical vapor deposition method. After doping the polycrystalline silicon film 17 with phosphorus (P), which is an n-type impurity, by a known thermal diffusion method or ion implantation method, as shown in the plan view of FIG. The crystalline silicon film 17 is processed so as to have a shape suitable for finally forming a floating gate electrode. At this time, the polycrystalline silicon film is left as it is in the peripheral circuit MOS transistor region and used as a cover.

【0072】続いて、メモリ・トランジスタの層間絶縁
膜となるシリコン酸化膜18、20と窒化膜19の複合
膜を形成する。まず、ポリシリコン膜17の表面を熱酸
化し、厚さ4nmの薄い酸化膜18を形成する。次に、
公知の化学気層堆積法で厚さ20nmのシリコン窒化膜
19を形成した後、その表面熱酸化し厚さ4nmのシリ
コン酸化膜20とする。
Subsequently, a composite film of silicon oxide films 18 and 20 and a nitride film 19 to be an interlayer insulating film of a memory transistor is formed. First, the surface of the polysilicon film 17 is thermally oxidized to form a thin oxide film 18 having a thickness of 4 nm. next,
After a silicon nitride film 19 having a thickness of 20 nm is formed by a known chemical vapor deposition method, the surface is thermally oxidized to form a silicon oxide film 20 having a thickness of 4 nm.

【0073】こうして形成した酸化膜18/窒化膜19
/酸化膜20からなる3層構造の複合層間絶縁膜上に、
第2の導電膜である厚さ300nmの多結晶シリコン膜
21を形成する。層間絶縁膜18、19、20は形成後
直ちに多結晶シリコン膜21で被覆され、その後剥き出
しになることはないので、信頼度の高い層間絶縁膜特性
を実現することができる。多結晶シリコン膜21には、
1層目の場合と同様公知の熱拡散法あるいはイオン打ち
込み法により、n型不純物である燐(P)をドーピング
する。
Oxide film 18 / nitride film 19 thus formed
/ Composite interlayer insulating film having a three-layer structure of oxide film 20
A polycrystalline silicon film 21 having a thickness of 300 nm, which is a second conductive film, is formed. The interlayer insulating films 18, 19, and 20 are covered with the polycrystalline silicon film 21 immediately after being formed, and are not exposed thereafter, so that highly reliable interlayer insulating film characteristics can be realized. The polycrystalline silicon film 21 includes
As in the case of the first layer, phosphorus (P), which is an n-type impurity, is doped by a known thermal diffusion method or ion implantation method.

【0074】次に、図9に示すように、周辺回路用MO
Sトランジスタ領域上に形成された第2の多結晶シリコ
ン膜21、層間絶縁膜18、19、20、並びに第1の
多結晶シリコン膜17を公知のドライエッチング技術で
順次除去する。
Next, as shown in FIG.
The second polycrystalline silicon film 21, the interlayer insulating films 18, 19, 20 and the first polycrystalline silicon film 17 formed on the S transistor region are sequentially removed by a known dry etching technique.

【0075】図9では示されていないが、周辺回路用M
OSトランジスタ領域で層間絶縁膜18、19、20を
エッチングしている時、周辺回路用MOSトランジスタ
領域の基板表面およびゲート酸化膜16は第1の多結晶
シリコン膜17で完全にカバーされている。また、第1
の多結晶シリコン膜17のドライエッチングでは、下地
のゲート酸化膜16に対して充分大きなエッチング選択
比(30〜50程度)を実現することができるので、既
に説明したように、この一連のドライエッチング工程で
周辺回路用MOSトランジスタ領域の基板表面が露出し
たり、汚染やダメージの影響を受ける心配は全くない。
Although not shown in FIG. 9, the peripheral circuit M
When the interlayer insulating films 18, 19, 20 are etched in the OS transistor region, the substrate surface and the gate oxide film 16 in the peripheral circuit MOS transistor region are completely covered with the first polycrystalline silicon film 17. Also, the first
In the dry etching of the polycrystalline silicon film 17, a sufficiently large etching selectivity (about 30 to 50) with respect to the underlying gate oxide film 16 can be realized. In the process, there is no fear that the substrate surface in the MOS transistor region for the peripheral circuit is exposed or is affected by contamination or damage.

【0076】続いて、周辺回路用MOSトランジスタ領
域の基板表面を洗浄後、熱酸化により周辺回路用MOS
トランジスタ用の厚さ18nmのゲート酸化膜27を形
成する。この時、メモリ・トランジスタ部の第2の多結
晶シリコン膜21の表面には厚さ60nm程度の酸化膜
27’が同時に形成される。
Subsequently, after cleaning the substrate surface in the peripheral circuit MOS transistor region, the peripheral circuit MOS transistor region is thermally oxidized.
An 18-nm-thick gate oxide film 27 for a transistor is formed. At this time, an oxide film 27 'having a thickness of about 60 nm is simultaneously formed on the surface of the second polycrystalline silicon film 21 in the memory transistor portion.

【0077】この後、第3の導電膜であるタングステン
ポリサイド膜28を形成する。このタングステンポリサ
イド膜28の形成手順としては、まず厚さ150nmの
多結晶シリコン膜を形成し、これに公知の熱拡散法ある
いはイオン打ち込み法により、n型不純物である燐
(P)を5×1020/cm3程度の濃度までドーピングす
る。続いて、公知の化学気層堆積法により厚さ150n
mのタングステンシリサイド膜を上述の多結晶シリコン
膜上に直接形成し、電気的に一体となったタングステン
ポリサイド膜28を得る。
After that, a tungsten polycide film 28 as a third conductive film is formed. As a procedure for forming the tungsten polycide film 28, first, a polycrystalline silicon film having a thickness of 150 nm is formed, and a phosphorus, which is an n-type impurity, is formed thereon by a known thermal diffusion method or ion implantation method.
(P) is doped to a concentration of about 5 × 10 20 / cm 3 . Subsequently, the thickness of 150 n is formed by a known chemical vapor deposition method.
The tungsten silicide film 28 is formed directly on the above-mentioned polycrystalline silicon film to obtain an electrically integrated tungsten polycide film 28.

【0078】次に、図10に示すように、メモリ・トラ
ンジスタ領域上では第3の導電膜であるタングステンポ
リサイド膜28を除去する。一方、周辺回路用MOSト
ランジスタ領域上では同膜をそのままの状態で残してお
く。この時、メモリ・トランジスタ領域をカバーしてい
る第2の多結晶シリコン膜21端部の段差で、上記タン
グステンポリサイド膜28がエッチ残りするのを防止す
るため、本除去は等方性のドライエッチング技術を利用
して行なう。また、酸化膜27’で上記エッチングを止
めることができるので、メモリ・トランジスタ領域は全
く悪影響を受けない。
Next, as shown in FIG. 10, the tungsten polycide film 28 as the third conductive film is removed on the memory transistor region. On the other hand, the same film is left as it is on the peripheral circuit MOS transistor region. At this time, in order to prevent the tungsten polycide film 28 from being left behind due to a step at the end of the second polycrystalline silicon film 21 covering the memory / transistor region, the main removal is performed in an isotropic dry state. This is performed using an etching technique. Further, since the etching can be stopped by the oxide film 27 ', the memory transistor region is not affected at all.

【0079】続いて、酸化膜27’をウェットエッチで
除去し、第2の多結晶シリコン膜21の表面を完全に露
出させる。
Subsequently, oxide film 27 ′ is removed by wet etching, and the surface of second polycrystalline silicon film 21 is completely exposed.

【0080】次に、図11に示すように、周辺回路用M
OSトランジスタ部で第3の導電膜であるタングステン
ポリサイド膜28を異方性ドライエッチング技術でパタ
ーンニングして、周辺回路用MOSトランジスタのゲー
ト電極28を形成する。これに続いて、メモリ・トラン
ジスタ部で異方性ドライエッチングを行うことにより、
第2の多結晶シリコン21、3層構造の層間絶縁膜1
8、19、20、第1の多結晶シリコン17からなるス
タック型の2層ゲート電極構造を形成する。この時、メ
モリ・トランジスタ部の2層ゲート電極構造は異方性ド
ライエッチング技術により、1回のリソグラフィ工程で
重ね切り加工する。
Next, as shown in FIG.
In the OS transistor portion, the tungsten polycide film 28 as the third conductive film is patterned by an anisotropic dry etching technique to form the gate electrode 28 of the peripheral circuit MOS transistor. Subsequently, by performing anisotropic dry etching in the memory transistor section,
Second polycrystalline silicon 21, interlayer insulating film 1 having a three-layer structure
A stacked two-layer gate electrode structure made of 8, 19, 20 and the first polysilicon 17 is formed. At this time, the two-layer gate electrode structure of the memory / transistor portion is overlapped and cut by a single lithography process using an anisotropic dry etching technique.

【0081】続いて、ホトレジストマスクを利用したイ
オン打ち込みと、それに続く熱アニール工程とにより、
n+型半導体領域24からなるソース領域、n+型半導
体領域22からなるドレイン領域、及びp+型半導体領
域23からなるドレインシールド領域をそれぞれ形成す
る。
Subsequently, by ion implantation using a photoresist mask and a subsequent thermal annealing step,
A source region including the n + type semiconductor region 24, a drain region including the n + type semiconductor region 22, and a drain shield region including the p + type semiconductor region 23 are formed.

【0082】この後は、周辺回路MOSトランジスタ部
で公知のCMOSプロセス工程によりLDD構造のnチ
ャネル、pチャネルMOSトランジスタを形成するとと
もに、ノンドープおよびボロン/リンドープのシリコン
酸化膜堆積、コンタクトホール形成、アルミニウムから
なるメタル配線形成を経ることにより、図4に示した不
揮発性メモリ・トランジスタ及び周辺回路用MOSトラ
ンジスタからなる不揮発性半導体記憶装置が実現され
る。
Thereafter, n-channel and p-channel MOS transistors having an LDD structure are formed in a peripheral circuit MOS transistor portion by a well-known CMOS process, while a non-doped and boron / phosphorus-doped silicon oxide film is deposited, a contact hole is formed, and aluminum is formed. Through the formation of the metal wiring consisting of the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 4, the nonvolatile semiconductor memory device including the nonvolatile memory transistor and the peripheral circuit MOS transistor is realized.

【0083】上述の製造工程による不揮発性半導体記憶
装置では、メモリアレイのワード線を構成するメモリ・
トランジスタの制御ゲート電極は多結晶シリコンで形成
される。この制御ゲート電極を、周辺回路用MOSトラ
ンジスタのゲート電極と同様にタングステンポリサイド
のような低抵抗配線で形成するためには、製造工程の一
部を図12、図13に示すように変更すれば良い。図1
2、図13は、図10、図11にそれぞれ対応してい
る。
In the nonvolatile semiconductor memory device manufactured by the above-described manufacturing process, the memory cells forming the word lines of the memory array
The control gate electrode of the transistor is formed of polycrystalline silicon. In order to form this control gate electrode with a low-resistance wiring such as tungsten polycide similarly to the gate electrode of the peripheral circuit MOS transistor, a part of the manufacturing process is changed as shown in FIGS. Good. FIG.
2 and 13 correspond to FIGS. 10 and 11, respectively.

【0084】図12でポイントとなる変更点は、以下の
2点である。
The following two points are changed in FIG.

【0085】(1)第3の導電膜28をタングステンポ
リサイド膜ではなく、厚さ150nmの多結晶シリコン
単層膜とする。
(1) The third conductive film 28 is not a tungsten polycide film but a polycrystalline silicon single layer film having a thickness of 150 nm.

【0086】(2)メモリ・トランジスタ領域上から第
3の導電膜28を除去した後、第2の導電膜21上の熱
酸化膜27’を除去するのに連続して、第4の導電膜4
0を形成する。この第4の導電膜40は化学気層堆積法
によるタングステンシリサイド膜であり、150nmの
厚さを有する。
(2) After removing the third conductive film 28 from the memory transistor region, the fourth conductive film is continuously formed after removing the thermal oxide film 27 ′ on the second conductive film 21. 4
0 is formed. The fourth conductive film 40 is a tungsten silicide film formed by a chemical vapor deposition method, and has a thickness of 150 nm.

【0087】その後、図13に示すようにメモリ・トラ
ンジスタ部と周辺回路用トランジスタ部で異方性ドライ
エッチングによりそれぞれゲート電極をパターニングす
る。以上の変更により、メモリ・トランジスタ領域上で
は、タングステンシリサイド膜40が第2の導電膜であ
る多結晶シリコン膜21と電気的に一体となり、タング
ステンポリサイド構造の制御ゲート電極を得ることがで
きる。尚、メモリ・トランジスタの2層ゲート電極の高
さを必要以上に高くしないために、第2の導電膜である
多結晶シリコン膜21の厚さは150nmまで薄くする
のが望ましい。一方、周辺回路用MOSトランジスタ領
域上では、タングステンシリサイド膜40が第3の導電
膜である多結晶シリコン膜28と電気的に一体となり、
タングステンポリサイド構造の周辺MOSトランジスタ
ゲート電極が実現される。
Thereafter, as shown in FIG. 13, the gate electrodes are patterned by anisotropic dry etching in the memory transistor portion and the peripheral circuit transistor portion. With the above change, on the memory transistor region, the tungsten silicide film 40 is electrically integrated with the polycrystalline silicon film 21 as the second conductive film, and a control gate electrode having a tungsten polycide structure can be obtained. Note that the thickness of the polycrystalline silicon film 21, which is the second conductive film, is desirably reduced to 150 nm so that the height of the two-layer gate electrode of the memory transistor is not increased more than necessary. On the other hand, on the peripheral circuit MOS transistor region, the tungsten silicide film 40 is electrically integrated with the polycrystalline silicon film 28 as the third conductive film,
A peripheral MOS transistor gate electrode having a tungsten polycide structure is realized.

【0088】また、上記製造工程による不揮発性半導体
記憶装置では、周辺回路用MOSトランジスタのゲート
酸化膜は1つの仕様(18nm)となっている。これを
2つの仕様(たとえば18nmと35nm)として、周
辺回路用MOSトランジスタを読出しの高速動作用と書
換えの高電圧駆動用で使い分けられるようにするには、
製造工程の一部を以下のように変更すればよい。
In the nonvolatile semiconductor memory device manufactured by the above-described manufacturing process, the gate oxide film of the peripheral circuit MOS transistor has one specification (18 nm). To make these two specifications (for example, 18 nm and 35 nm) so that the MOS transistor for the peripheral circuit can be selectively used for high-speed read operation and high-voltage rewrite drive,
A part of the manufacturing process may be changed as follows.

【0089】以下、図14乃至図18を用いて説明す
る。
Hereinafter, description will be made with reference to FIGS.

【0090】図14に示すように、p型ウエル領域12
及びn型ウエル領域13、フィールド酸化膜14及び、
チャネルストッパ15を、図7の製造工程と同様に形成
する。
As shown in FIG. 14, the p-type well region 12
And an n-type well region 13, a field oxide film 14, and
The channel stopper 15 is formed in the same manner as in the manufacturing process of FIG.

【0091】次に、活性領域表面を熱酸化して厚さ10
nmのゲート酸化膜16を形成した後、図7の製造工程
と同様に、1層目の導電膜である厚さ200nmのポリ
シリコン膜17を堆積させる。更に、メモリ・トランジ
スタ領域でこのポリシリコン膜17を浮遊ゲート電極と
するのに適した形状となるよう加工する。この時、第
1、第2の周辺回路用MOSトランジスタ領域ではポリ
シリコン膜17をそのまま残しておく。
Next, the surface of the active region is thermally oxidized to a thickness of 10
After forming the gate oxide film 16 having a thickness of 200 nm, a polysilicon film 17 having a thickness of 200 nm, which is a first conductive film, is deposited in the same manner as in the manufacturing process of FIG. Further, processing is performed so that the polysilicon film 17 has a shape suitable for use as a floating gate electrode in the memory transistor region. At this time, the polysilicon film 17 is left as it is in the first and second peripheral circuit MOS transistor regions.

【0092】続いて、メモリ・トランジスタの層間絶縁
膜となるシリコン酸化膜18、20と窒化膜19の複合
膜、2層目のポリシリコン膜21を連続的に形成する。
Subsequently, a composite film of the silicon oxide films 18 and 20 and the nitride film 19 to be an interlayer insulating film of the memory transistor, and a second polysilicon film 21 are continuously formed.

【0093】次に、図15に示すように、周辺回路用M
OSトランジスタ領域上に形成された2層目のポリシリ
コン膜21、層間絶縁膜18、19、20、1層目のポ
リシリコン膜17、を公知のドライエッチング技術、ゲ
ート酸化膜16をウエットエッチング技術により順次除
去する。
Next, as shown in FIG.
The second polysilicon film 21, the interlayer insulating films 18, 19, and 20 and the first polysilicon film 17 formed on the OS transistor region are formed by a known dry etching technique, and the gate oxide film 16 is formed by a wet etching technique. To remove sequentially.

【0094】その後、熱酸化膜36を28nm形成す
る。この時、メモリ・トランジスタ領域にあるポリシリ
コン膜上の酸化膜41は56nm程度となる。その後、
ホトエッチング工程により第2の周辺MOSトランジス
タ領域にある熱酸化膜36をウエットエッチングにより
除去する。
Thereafter, a thermal oxide film 36 is formed to a thickness of 28 nm. At this time, the oxide film 41 on the polysilicon film in the memory transistor region has a thickness of about 56 nm. afterwards,
The thermal oxide film 36 in the second peripheral MOS transistor region is removed by wet etching by a photoetching process.

【0095】更に、図16に示すように、この活性領域
表面を新たに熱酸化して厚さ18nm程度のゲート酸化
膜39を形成する。この時、第1の周辺回路用MOSト
ランジスタ領域の酸化膜38の膜厚は35nm程度に、
またメモリ・トランジスタ領域のポリシリコン膜上の酸
化膜41では90nm程度となる。
Further, as shown in FIG. 16, the surface of the active region is newly thermally oxidized to form a gate oxide film 39 having a thickness of about 18 nm. At this time, the oxide film 38 in the first peripheral circuit MOS transistor region has a thickness of about 35 nm.
The thickness of the oxide film 41 on the polysilicon film in the memory transistor region is about 90 nm.

【0096】続いて、3層目の導電膜(ポリシリコン
膜、或いはタングステンポリサイド膜のような金属シリ
サイド膜とポリシリコン膜の複合膜)40を全面に形成
した後、この第3の導電層40を異方性エッチング技術
により図17に示すように、それぞれの周辺MOS領域
にゲート電極を形成する。
Subsequently, a third conductive film (polysilicon film or a composite film of a metal silicide film and a polysilicon film such as a tungsten polycide film) 40 is formed on the entire surface, and then the third conductive layer is formed. As shown in FIG. 17, a gate electrode 40 is formed in each peripheral MOS region by anisotropic etching technology.

【0097】ここで、メモリ・トランジスタ領域と周辺
回路用MOSトランジスタ領域の境界段差部では、第3
の導電層40がエッチングしきれずに残る。しかし、周
辺回路用MOSトランジスタの配線が、この段差部を横
切らないようなレイアウトにするか、メモリ・トランジ
スタ領域を含むこの部分のみを、別のエッチング工程に
より除去することで配線間ショートの問題は生じない。
At the boundary step between the memory transistor region and the peripheral circuit MOS transistor region, the third
Is left without being completely etched. However, the problem of short-circuiting between wirings by laying out such that the wiring of the MOS transistor for the peripheral circuit does not cross this step or by removing only this portion including the memory transistor region by another etching step is solved. Does not occur.

【0098】続いて、図18に示すように、ホトエッチ
ング工程により、メモリ・トランジスタ領域上の酸化膜
41、2層目ポリシリコン21、3層構造の層間絶縁膜
18、19、20、1層目ポリシリコン17からなる、
スタック型の2層ゲート電極を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 18, an oxide film 41 on the memory / transistor region, a second polysilicon 21, a three-layered interlayer insulating film 18, 19, 20, one layer by a photo-etching step. Eye polysilicon 17,
A stacked two-layer gate electrode is formed.

【0099】以降、図4と同様にソース、ドレイン領
域、コンタクトホール、アルミニウム配線の形成によ
り、図18に示した不揮発性メモリ・トランジスタと、
2つの仕様のゲート酸化膜で構成される周辺回路用MO
Sトランジスタからなる不揮発性半導体記憶装置が実現
される。
Thereafter, similarly to FIG. 4, by forming the source and drain regions, contact holes, and aluminum wiring, the nonvolatile memory transistor shown in FIG.
MO for peripheral circuit composed of gate oxide film of two specifications
A nonvolatile semiconductor memory device including an S transistor is realized.

【0100】本実施例によれば、次の効果を得ることが
できる。
According to the present embodiment, the following effects can be obtained.

【0101】(1)シリコン酸化膜よりも誘電率が大き
いシリコン窒化膜との複合膜材料を層間絶縁膜に適用し
たスタックトゲート型不揮発性メモリ・トランジスタと
これを駆動する周辺回路用MOSトランジスタを、信頼
度の高い製造プロセス工程によって同一半導体基板上に
集積化することが可能となる。
(1) A stacked gate type non-volatile memory transistor in which a composite film material of a silicon nitride film having a dielectric constant larger than that of a silicon oxide film is applied to an interlayer insulating film and a MOS transistor for a peripheral circuit for driving the stacked gate type nonvolatile memory transistor In addition, integration can be performed on the same semiconductor substrate by a highly reliable manufacturing process.

【0102】(2)この結果、メモリセル面積および層
間絶縁膜ゲート酸化膜の信頼性を犠牲にすることなく、
書込み、読出し、消去特性の優れた高集積不揮発性半導
体記憶装置を実現することができる。
(2) As a result, without sacrificing the memory cell area and the reliability of the interlayer insulating film gate oxide film,
A highly integrated nonvolatile semiconductor memory device having excellent write, read, and erase characteristics can be realized.

【0103】なお、本実施例では層間絶縁膜としてシリ
コン酸化膜/シリコン窒化膜/シリコン酸化膜からなる
3層構造の複合層間絶縁膜を用いた場合について述べた
が、本発明はこれに限定されるものではない。シリコン
酸化膜/シリコン窒化膜の2層構造、あるいはタンタル
酸化膜(Ta25)のような他の高誘電率膜及びその複
合膜を利用する場合についても、本発明の有効性は変わ
らない。
In this embodiment, the case where a composite interlayer insulating film having a three-layer structure of a silicon oxide film / silicon nitride film / silicon oxide film is used as the interlayer insulating film has been described, but the present invention is not limited to this. Not something. The effectiveness of the present invention does not change even when a two-layer structure of a silicon oxide film / silicon nitride film or another high dielectric constant film such as a tantalum oxide film (Ta 2 O 5 ) and a composite film thereof are used. .

【0104】また、本実施例では、不揮発性メモリ・ト
ランジスタ1素子でメモリセルを構成できる高集積型
で、かつ電気的書換えが可能な不揮発性半導体記憶装置
を例に取って述べてきたが、本発明はこれに限定される
ものではない。紫外線消去型のFAMOS(Floating g
ate Avalanche injection MOS)を始めとして、浮遊ゲ
ート電極を有する不揮発性メモリ・トランジスタを用い
た不揮発性半導体記憶装置一般に本発明は有効である。
In this embodiment, a highly integrated and electrically rewritable nonvolatile semiconductor memory device in which a memory cell can be constituted by one nonvolatile memory transistor has been described as an example. The present invention is not limited to this. FAMOS (Floating g
The present invention is effective in general in nonvolatile semiconductor memory devices using nonvolatile memory transistors having floating gate electrodes, including ATE Avalanche injection MOS).

【0105】上述の実施例に比べ導電膜の形成工程を少
なくした製造方法について、図19乃至図22を用いて
以下に説明する述べる。
A manufacturing method in which the number of steps for forming a conductive film is reduced as compared with the above embodiment will be described below with reference to FIGS.

【0106】図22は本実施例で述べる製造方法により
同一半導体基板上に形成した不揮発性メモリ・トランジ
スタ及び周辺回路用MOSトランジスタからなる集積回
路素子の断面図であり、図19乃至図21は本実施例に
よる製造工程を説明する断面図である。
FIG. 22 is a cross-sectional view of an integrated circuit element including a nonvolatile memory transistor and a peripheral circuit MOS transistor formed on the same semiconductor substrate by the manufacturing method described in this embodiment. FIGS. It is sectional drawing explaining the manufacturing process by an Example.

【0107】図19乃至図22の本実施例で述べる製造
方法により同一半導体基板上に形成した不揮発性メモリ
・トランジスタ及び周辺回路用MOSトランジスタの構
造は既に説明した実施例とほぼ同様であるので、説明は
省略する。
The structures of the nonvolatile memory transistor and the peripheral circuit MOS transistor formed on the same semiconductor substrate by the manufacturing method described in this embodiment of FIGS. 19 to 22 are almost the same as those of the embodiment already described. Description is omitted.

【0108】次に図19乃至図21を用いて、この実施
例による製造工程の流れを詳細に説明する。
Next, the flow of the manufacturing process according to this embodiment will be described in detail with reference to FIGS.

【0109】図19に示すように、p型半導体基板11
の主表面に、通常のCMOS用ツインタブプロセスによ
りp型ウエル領域12及びn型ウエル領域13を形成
し、更にLOCOSプロセスにより素子分離用フィール
ド酸化膜14及びp+型半導体領域からなる寄生チャネ
ル防止用のチャネルストッパ15を形成する。
As shown in FIG. 19, the p-type semiconductor substrate 11
A p-type well region 12 and an n-type well region 13 are formed on the main surface of the substrate by a normal twin-tub process for CMOS, and a field oxide film 14 for element isolation and a parasitic channel prevention comprising a p + type semiconductor region are further formed by a LOCOS process. Is formed.

【0110】次に、活性領域表面を熱酸化して厚さ15
nmのゲート酸化膜27を形成した後、ホトエツチング
工程によりメモリ・トランジスタ領域の熱酸化膜を除去
し、この活性領域表面を再び熱酸化して厚さ10nmの
ゲート酸化膜16を形成する。この時周辺回路用MOS
トランジスタ領域のゲート酸化膜27の膜厚は18nm
程度となる。
Next, the surface of the active region is thermally oxidized to a thickness of 15 μm.
After forming a gate oxide film 27 nm in thickness, the thermal oxide film in the memory transistor region is removed by a photo-etching step, and the surface of the active region is thermally oxidized again to form a gate oxide film 16 having a thickness of 10 nm. At this time, MOS for peripheral circuits
The thickness of the gate oxide film 27 in the transistor region is 18 nm.
About.

【0111】続いて、1層目の導電膜である厚さ200
nmの多結晶シリコン膜17を公知の化学気層堆積法で
堆積させる。この多結晶シリコン膜に公知の熱拡散法あ
るいはイオン打ち込み法により、n型不純物である燐
(P)をドーピングした後、メモリ・トランジスタ領域
でこの多結晶シリコン膜17を浮遊ゲート電極とするの
に適した形状となるようパターンニングする。この時、
周辺回路用MOSトランジスタ領域では多結晶シリコン
膜17をそのまま残しておく。
Subsequently, the first conductive film having a thickness of 200
A polycrystalline silicon film 17 of nm is deposited by a known chemical vapor deposition method. After doping the polycrystalline silicon film with phosphorus (P) as an n-type impurity by a known thermal diffusion method or ion implantation method, the polycrystalline silicon film 17 is used as a floating gate electrode in the memory transistor region. Pattern it into a suitable shape. At this time,
In the peripheral circuit MOS transistor region, the polycrystalline silicon film 17 is left as it is.

【0112】続いて、上述の実施例と同様にメモリ・ト
ランジスタの層間絶縁膜となるシリコン酸化膜18、2
0と窒化膜19の複合膜、及び2層目の導電膜21を順
次形成する。この時の2層目の導電膜21は多結晶シリ
コン膜、或いはタングステンシリサイド膜と多結晶シリ
コン膜の2層膜とする。
Subsequently, as in the above-described embodiment, the silicon oxide films 18, 2 serving as interlayer insulating films of the memory transistors are formed.
Then, a composite film of 0 and the nitride film 19 and a second conductive film 21 are sequentially formed. At this time, the second conductive film 21 is a polycrystalline silicon film or a two-layer film of a tungsten silicide film and a polycrystalline silicon film.

【0113】こうして、複合層間絶縁膜18、19、2
0は、形成後直ちに多結晶シリコン膜21で被覆され、
その後剥き出しになることはないので、信頼度の高い層
間絶縁膜特性を実現することができる。
Thus, the composite interlayer insulating films 18, 19, 2
0 is covered with the polycrystalline silicon film 21 immediately after the formation,
Since it is not exposed thereafter, highly reliable interlayer insulating film characteristics can be realized.

【0114】次に、図20に示すように、周辺回路用M
OSトランジスタ領域上に形成された第2の導電膜2
1、層間絶縁膜18、19、20を公知のドライエッチ
ング技術で順次除去する。層間絶縁膜18、19、20
をエッチングしている時、周辺回路用MOSトランジス
タ領域は1層目の多結晶シリコン膜17で完全にカバー
されている。この一連のドライエッチング工程で周辺回
路用MOSトランジスタ領域の基板表面が汚染やダメー
ジの影響を受ける心配は全くない。
Next, as shown in FIG.
Second conductive film 2 formed on OS transistor region
1. The interlayer insulating films 18, 19, 20 are sequentially removed by a known dry etching technique. Interlayer insulating films 18, 19, 20
Is etched, the peripheral circuit MOS transistor region is completely covered with the first-layer polycrystalline silicon film 17. In this series of dry etching steps, there is no concern that the surface of the substrate in the MOS transistor region for the peripheral circuit will be affected by contamination or damage.

【0115】次に、図21に示すように、1層目多結晶
シリコン膜17を異方性ドライエッチング技術でパター
ンニングして、周辺回路用MOSトランジスタのゲート
電極を形成するとともに、これに続いて、第2の導電膜
21、3層構造の層間絶縁膜18、19、20、1層目
多結晶シリコン膜17からなるスタック型の2層ゲート
電極を形成する。この時、2層ゲート電極は異方性ドラ
イエッチング技術により、1回のリソグラフィ工程で重
ね切り加工する。
Next, as shown in FIG. 21, the first layer polycrystalline silicon film 17 is patterned by an anisotropic dry etching technique to form a gate electrode of a peripheral circuit MOS transistor. Then, a stacked two-layer gate electrode including the second conductive film 21, the interlayer insulating films 18, 19, 20, and the first-layer polycrystalline silicon film 17 having a three-layer structure is formed. At this time, the two-layer gate electrode is overlapped and cut in one lithography process by an anisotropic dry etching technique.

【0116】以降、上述の実施例と同様のソース、ドレ
イン領域の形成工程及び配線工程を行う。以上の工程に
より、図22に示した不揮発性メモリ・トランジスタ及
び周辺回路用MOSトランジスタからなる不揮発性半導
体記憶装置が実現される。
Thereafter, the same source and drain region forming steps and wiring steps as in the above-described embodiment are performed. Through the above steps, a nonvolatile semiconductor memory device including the nonvolatile memory transistor and the peripheral circuit MOS transistor shown in FIG. 22 is realized.

【0117】本実施例によれば、少ない導電膜により不
揮発性メモリ・トランジスタ及び周辺回路用MOSトラ
ンジスタからなる不揮発性半導体記憶装置が実現でき
る。
According to this embodiment, a nonvolatile semiconductor memory device including a nonvolatile memory transistor and a MOS transistor for a peripheral circuit can be realized with a small number of conductive films.

【0118】なお、本実施例では既に説明したように、
様々な層間絶縁膜や導電膜材料に適用できる。また、浮
遊ゲート電極を有する不揮発性メモリ・トランジスタを
用いた不揮発性半導体記憶装置一般に本発明は有効であ
る。
In this embodiment, as described above,
It can be applied to various interlayer insulating films and conductive film materials. Further, the present invention is effective in general in a nonvolatile semiconductor memory device using a nonvolatile memory transistor having a floating gate electrode.

【0119】次に、不揮発性半導体記憶装置において周
辺回路を高耐圧で且つ高速にするため、周辺MOSトラ
ンジスタのゲート絶縁膜を2つの仕様にした際の製造方
法について、図23乃至図28を用いて詳細に説明す
る。
Next, with reference to FIGS. 23 to 28, a description will be given of a manufacturing method when the gate insulating film of the peripheral MOS transistor has two specifications in order to make the peripheral circuit have a high withstand voltage and a high speed in the nonvolatile semiconductor memory device. This will be described in detail.

【0120】図23乃至図28は本実施例による製造工
程を説明する断面図及び平面図である。
FIGS. 23 to 28 are a sectional view and a plan view for explaining the manufacturing process according to this embodiment.

【0121】まず、図28の構造は、周辺MOSトラン
ジスタのゲート酸化膜を2つの仕様(18/35nm)
としている点が特徴である。
First, in the structure of FIG. 28, the gate oxide film of the peripheral MOS transistor has two specifications (18/35 nm).
The feature is that.

【0122】図23に示すように、p型ウエル領域12
及びn型ウエル領域13、フィールド酸化膜14及び、
p+型半導体領域からなる寄生チャネル防止用のチャネ
ルストッパ15を上述の実施例と同様に形成する。
As shown in FIG. 23, the p-type well region 12
And an n-type well region 13, a field oxide film 14, and
A channel stopper 15 for preventing a parasitic channel made of a p + type semiconductor region is formed in the same manner as in the above-described embodiment.

【0123】次に、活性領域表面を熱酸化して厚さ30
nmのゲート酸化膜51を形成した後、メモリ・トラン
ジスタ領域にあるゲート酸化膜51をホトエッチング工
程により除去する。その後、メモリ・トランジスタ領域
の活性領域表面を熱酸化して厚さ10nmのゲート酸化
膜50を形成する。この時、第1の周辺MOS領域にあ
るゲート酸化膜51の膜厚は35nmになる。引き続い
て、上述の実施例と同様1層目の導電層である厚さ20
0nmの多結晶シリコン膜49を形成し、メモリ・トラ
ンジスタ領域は、この多結晶シリコン膜49を浮遊ゲー
ト電極となるようパターニングすると共に、第1、第2
の周辺回路用MOSトランジスタ領域では全面保護する
ように多結晶シリコン膜49を残す。
Next, the surface of the active region is thermally oxidized to a thickness of 30.
After forming the gate oxide film 51 of nm, the gate oxide film 51 in the memory transistor region is removed by a photoetching process. Thereafter, the surface of the active region in the memory transistor region is thermally oxidized to form a gate oxide film 50 having a thickness of 10 nm. At this time, the thickness of the gate oxide film 51 in the first peripheral MOS region becomes 35 nm. Subsequently, as in the above-described embodiment, the first conductive layer having a thickness of 20
A polycrystalline silicon film 49 having a thickness of 0 nm is formed. In the memory transistor region, the polycrystalline silicon film 49 is patterned so as to serve as a floating gate electrode, and first and second polycrystalline silicon films 49 are formed.
The polycrystalline silicon film 49 is left so as to protect the entire surface in the peripheral circuit MOS transistor region.

【0124】続いて、メモリ・トランジスタの層間絶縁
膜となるシリコン酸化膜18、20と窒化膜19の複合
膜、及び2層目の導電層である厚さ300nmのポリシ
リコン膜52を形成する。
Subsequently, a composite film of the silicon oxide films 18 and 20 and the nitride film 19 to be an interlayer insulating film of the memory transistor and a 300-nm-thick polysilicon film 52 as a second conductive layer are formed.

【0125】その後、図24に示すように、第1、第2
の周辺回路用MOSトランジスタ領域上に形成された2
層目の多結晶シリコン膜52、層間絶縁膜18、19、
20を公知のドライエッチング技術で順次除去する。
Thereafter, as shown in FIG.
2 formed on the MOS transistor region for the peripheral circuit of FIG.
The polycrystalline silicon film 52 of the layer, the interlayer insulating films 18 and 19,
20 are sequentially removed by a known dry etching technique.

【0126】次に、図25に示すように、第2の周辺回
路用MOSトランジスタ領域にある1層目の多結晶シリ
コン膜49を公知のドライエッチング技術により除去す
る。その後ウエットエッチングによりゲート酸化膜51
を除去する。
Next, as shown in FIG. 25, the first polycrystalline silicon film 49 in the second peripheral circuit MOS transistor region is removed by a known dry etching technique. Thereafter, the gate oxide film 51 is formed by wet etching.
Is removed.

【0127】引き続いて、図26に示すように第2の周
辺回路用MOSトランジスタ部の活性領域表面を再び熱
酸化して厚さ18nmのゲート酸化膜53を形成する。
この時、メモリ・トランジスタ領域、第1の周辺回路用
MOSトランジスタ領域にあるポリシリコン膜上では5
0nm程度の酸化膜55、56が形成される。次に、3
00nmの第3の導電層(多結晶シリコン膜、或いはタ
ングステンポリサイド膜のような金属シリサイド膜と多
結晶シリコン膜の複合膜)54を公知の化学気層堆積法
で堆積させる。その後、メモリ・トランジスタ領域、及
び第1の周辺回路用MOSトランジスタ領域にある第3
の導電膜54をドライエッチングにより除去する。
Subsequently, as shown in FIG. 26, the active region surface of the second peripheral circuit MOS transistor portion is thermally oxidized again to form a gate oxide film 53 having a thickness of 18 nm.
At this time, 5 μm is formed on the polysilicon film in the memory transistor region and the first peripheral circuit MOS transistor region.
Oxide films 55 and 56 of about 0 nm are formed. Next, 3
A third conductive layer (polysilicon film or a composite film of a metal silicide film such as a tungsten polycide film and a polycrystalline silicon film) 54 having a thickness of 00 nm is deposited by a known chemical vapor deposition method. Thereafter, the third transistor in the memory transistor region and the first peripheral circuit MOS transistor region
Is removed by dry etching.

【0128】更に、図27に示すように、第1の周辺回
路用MOSトランジスタ領域にある多結晶シリコン膜4
9、及び上部の酸化膜56、第2の周辺回路用MOSト
ランジスタ領域にある第3の導電膜54をドライエッチ
ング技術によりゲート電極に加工する。続いて、ホトエ
ッチング工程により2層目多結晶シリコン膜52、3層
構造の層間絶縁膜18、19、20、1層目多結晶シリ
コン膜49からなるスタック型の2層ゲート電極を形成
する。この時、上記多層膜は異方性ドライエッチング技
術により、1回のリソグラフィ工程で重ね切り加工す
る。
Furthermore, as shown in FIG. 27, the polycrystalline silicon film 4 in the first peripheral circuit MOS transistor region is formed.
9, the upper oxide film 56, and the third conductive film 54 in the second peripheral circuit MOS transistor region are processed into gate electrodes by dry etching technology. Subsequently, a stack-type two-layer gate electrode including the second-layer polycrystalline silicon film 52, the three-layered interlayer insulating films 18, 19, and 20 and the first-layer polycrystalline silicon film 49 is formed by a photoetching process. At this time, the multilayer film is overlap-cut in one lithography step by an anisotropic dry etching technique.

【0129】以降、上述の実施例と同様にソース、ドレ
イン領域及び、コンタクトホール形成、アルミニウム配
線形成により、図28に示すように不揮発性メモリ・ト
ランジスタと、2つの仕様のゲート酸化膜で構成される
周辺回路用MOSトランジスタからなる不揮発性半導体
記憶装置が実現される。
Thereafter, similarly to the above-described embodiment, the non-volatile memory transistor and the gate oxide film of two specifications are formed as shown in FIG. 28 by forming source and drain regions, forming contact holes, and forming aluminum wiring. A nonvolatile semiconductor memory device including MOS transistors for peripheral circuits is realized.

【0130】以上述べた本実施例によれば、周辺回路用
MOSトランジスタのゲート酸化膜厚を2つの仕様とす
ることができ、周辺回路用MOSトランジスタを読出し
の高速動作用と書換えの高電圧駆動用で使い分けること
が可能となる。
According to the present embodiment described above, the gate oxide film thickness of the MOS transistor for the peripheral circuit can be set to two specifications, and the MOS transistor for the peripheral circuit can be driven at a high speed for reading and a high voltage drive for rewriting. It can be used properly for different purposes.

【0131】[0131]

【発明の効果】本発明によれば、シリコン酸化膜よりも
誘電率が大きい膜材料を層間絶縁膜に適用した不揮発性
メモリ・トランジスタと、これを駆動する周辺回路用M
OSトランジスタを、信頼度の高い製造プロセス工程に
よって同一半導体基板上に集積化することが可能とな
る。この結果、メモリセル面積を犠牲にすることなく、
書込み、読出し、消去特性の優れた不揮発性半導体記憶
装置を実現することができる。
According to the present invention, a nonvolatile memory transistor in which a film material having a dielectric constant larger than that of a silicon oxide film is applied to an interlayer insulating film, and an M for peripheral circuits for driving the same.
OS transistors can be integrated over the same semiconductor substrate by highly reliable manufacturing process steps. As a result, without sacrificing the memory cell area,
A nonvolatile semiconductor memory device having excellent write, read, and erase characteristics can be realized.

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

【図1】本発明の基本的な実施例による不揮発性半導体
記憶装置の製造方法を示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to a basic embodiment of the present invention.

【図2】本発明の基本的な実施例による不揮発性半導体
記憶装置の製造方法を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to a basic embodiment of the present invention.

【図3】本発明の基本的な実施例による不揮発性半導体
記憶装置の製造方法を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to a basic embodiment of the present invention.

【図4】本発明の具体的な実施例による製造方法による
形成した不揮発性半導体記憶装置の断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a nonvolatile semiconductor memory device formed by a manufacturing method according to a specific embodiment of the present invention;

【図5】本発明の具体的な実施例による不揮発性半導体
記憶装置の内部ブロック図である。
FIG. 5 is an internal block diagram of a nonvolatile semiconductor memory device according to a specific embodiment of the present invention.

【図6】本発明の具体的な実施例による不揮発性半導体
記憶装置のメモリセルアレイ4ビット分のレイアウト平
面図である。
FIG. 6 is a layout plan view of a 4-bit memory cell array of a nonvolatile semiconductor memory device according to a specific embodiment of the present invention.

【図7】本発明の具体的な実施例による不揮発性半導体
記憶装置の製造方法を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to a specific embodiment of the present invention.

【図8】本発明の具体的な実施例による不揮発性半導体
記憶装置のメモリセルアレイのレイアウト平面図であ
る。
FIG. 8 is a layout plan view of a memory cell array of a nonvolatile semiconductor memory device according to a specific example of the present invention.

【図9】本発明の具体的な実施例による不揮発性半導体
記憶装置の製造方法を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to a specific embodiment of the present invention.

【図10】本発明の具体的な実施例による不揮発性半導
体記憶装置の製造方法を示す図である。
FIG. 10 is a view illustrating a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to a specific embodiment of the present invention.

【図11】本発明の具体的な実施例による不揮発性半導
体記憶装置の製造方法を示す図である。
FIG. 11 is a view illustrating a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to a specific example of the present invention.

【図12】本発明の具体的な実施例による不揮発性半導
体記憶装置の製造方法を示す図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to a specific embodiment of the present invention.

【図13】本発明の具体的な実施例による不揮発性半導
体記憶装置の製造方法を示す図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to a specific example of the present invention.

【図14】本発明の他の具体的な実施例による不揮発性
半導体記憶装置の製造方法を示す図である。
FIG. 14 is a view illustrating a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to another specific embodiment of the present invention.

【図15】本発明の他の具体的な実施例による不揮発性
半導体記憶装置の製造方法を示す図である。
FIG. 15 is a view illustrating a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to another specific embodiment of the present invention.

【図16】本発明の他の具体的な実施例による不揮発性
半導体記憶装置の製造方法を示す図である。
FIG. 16 is a view illustrating a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to another specific embodiment of the present invention.

【図17】本発明の他の具体的な実施例による不揮発性
半導体記憶装置の製造方法を示す図である。
FIG. 17 is a view illustrating a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to another specific embodiment of the present invention.

【図18】本発明の他の具体的な実施例による不揮発性
半導体記憶装置の製造方法を示す図である。
FIG. 18 is a view illustrating a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to another specific embodiment of the present invention.

【図19】本発明の他の具体的な実施例による不揮発性
半導体記憶装置の製造方法を示す図である。
FIG. 19 is a view illustrating a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to another specific embodiment of the present invention.

【図20】本発明の他の具体的な実施例による不揮発性
半導体記憶装置の製造方法を示す図である。
FIG. 20 is a view illustrating a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to another specific embodiment of the present invention.

【図21】本発明の他の具体的な実施例による不揮発性
半導体記憶装置の製造方法を示す図である。
FIG. 21 is a view illustrating a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to another specific embodiment of the present invention.

【図22】本発明の他の具体的な実施例による不揮発性
半導体記憶装置の製造方法を示す図である。
FIG. 22 is a view illustrating a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to another specific embodiment of the present invention.

【図23】本発明の他の具体的な実施例による不揮発性
半導体記憶装置の製造方法を示す図である。
FIG. 23 is a view illustrating a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to another specific embodiment of the present invention.

【図24】本発明の他の具体的な実施例による不揮発性
半導体記憶装置の製造方法を示す図である。
FIG. 24 is a view illustrating a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to another specific embodiment of the present invention.

【図25】本発明の他の具体的な実施例による不揮発性
半導体記憶装置の製造方法を示す図である。
FIG. 25 is a view illustrating a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to another specific embodiment of the present invention.

【図26】本発明の他の具体的な実施例による不揮発性
半導体記憶装置の製造方法を示す図である。
FIG. 26 is a view illustrating a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to another specific embodiment of the present invention.

【図27】本発明の他の具体的な実施例による不揮発性
半導体記憶装置の製造方法を示す図である。
FIG. 27 is a view illustrating a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to another specific embodiment of the present invention.

【図28】本発明の他の具体的な実施例による不揮発性
半導体記憶装置の製造方法を示す図である。
FIG. 28 is a view illustrating a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to another specific embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体基板、2…素子分離用のフィールド酸化膜、
3…不揮発性メモリ・トランジスタのゲート酸化膜、5
…1層目の導電膜(メモリ・トランジスタの浮遊ゲート
電極、周辺回路用MOSトランジスタ領域のカバー)、
6…層間絶縁膜、7…2層目の導電膜(メモリ・トラン
ジスタの制御ゲート電極、層間絶縁膜6のカバー)、8
…周辺回路用MOSトランジスタのゲート絶縁膜、10
…3層目の導電膜(周辺回路用MOSトランジスタのゲ
ート電極)。
1. semiconductor substrate, 2. field oxide film for element isolation,
3: gate oxide film of nonvolatile memory transistor, 5
... first conductive film (floating gate electrode of memory transistor, MOS transistor area for peripheral circuit)
6 ... interlayer insulating film, 7 ... second conductive film (control gate electrode of memory transistor, cover of interlayer insulating film 6), 8
... Gate insulating film of MOS transistor for peripheral circuit, 10
... Third conductive film (gate electrode of peripheral circuit MOS transistor).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久▲礼▼ 得男 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 牛山 雅弘 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 川上 博士 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 平3−283570(JP,A) 特開 昭57−76876(JP,A) 特開 昭63−73566(JP,A) 特開 平2−297970(JP,A) 特開 昭61−245577(JP,A) 特開 昭64−5072(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8247 H01L 27/115 H01L 29/788 H01L 29/792 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hisa-ryu ▼ Tokuo 1-280 Higashi-Koigabo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Masahiro Ushiyama 1-280 Higashi-Koigabo, Kokubunji-shi, Tokyo Hitachi Central Research Laboratory Co., Ltd. (72) Inventor Dr. Kawakami 1-280 Higashi Koikebo, Kokubunji-shi, Tokyo Hitachi Central Research Laboratory Co., Ltd. (56) References JP-A-3-283570 (JP, A) JP-A Sho57 JP-A-76876 (JP, A) JP-A-63-73566 (JP, A) JP-A-2-297970 (JP, A) JP-A-61-245577 (JP, A) JP-A-64-5072 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/8247 H01L 27/115 H01L 29/788 H01L 29/792

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】同一半導体基板の第1の領域と第2の領域
とに、それぞれ、浮遊ゲート電極と制御ゲート電極を有
する不揮発性メモリ・トランジスタとゲート電極を有す
る周辺回路用MOSトランジスタとを形成するための製
造方法であって、 上記第1の領域及び上記第2の領域の半導体基板上に、
後に上記不揮発性メモリ・トランジスタのゲート絶縁膜
となるシリコン酸化膜を形成する第1の工程と、 上記
シリコン酸化膜上に、少なくとも上記第2領域全面を覆
うごとく、後に上記浮遊ゲート電極となる導電層を形成
する第2の工程と、 上記第2領域全面を覆った状態の上記導電層上に、後に
上記不揮発性メモリ・トランジスタの層間絶縁膜となる
上記シリコン酸化膜よりも誘電率の大きな絶縁膜を形成
する第3の工程と、 上記第2の領域の上記絶縁膜,上記導電層及び上記シリ
コン酸化膜を順次除去する第4の工程と、 上記第2の領域の半導体基板上に、周辺回路用MOSト
ランジスタのゲート絶縁膜を形成する第5の工程と、 上記周辺回路用MOSトランジスタのゲート絶縁膜上
に、上記ゲート電極を形成する第6の工程とを有する不
揮発性半導体記憶装置の製造方法。
1. A nonvolatile memory transistor having a floating gate electrode and a control gate electrode and a MOS transistor for a peripheral circuit having a gate electrode are formed in a first region and a second region of the same semiconductor substrate, respectively. A method of manufacturing the semiconductor device, wherein the first region and the second region are formed on a semiconductor substrate.
A first step of forming a silicon oxide film to be a gate insulating film of the nonvolatile memory transistor later; and forming a conductive film to be the floating gate electrode later on the silicon oxide film so as to cover at least the entire surface of the second region. A second step of forming a layer, and an insulating layer having a higher dielectric constant than the silicon oxide film, which is to be an interlayer insulating film of the nonvolatile memory transistor later, on the conductive layer covering the entire surface of the second region. A third step of forming a film, a fourth step of sequentially removing the insulating film, the conductive layer, and the silicon oxide film in the second region, and forming a peripheral region on the semiconductor substrate in the second region. A fifth step of forming a gate insulating film of the circuit MOS transistor; and a sixth step of forming the gate electrode on the gate insulating film of the peripheral circuit MOS transistor. Method of manufacturing that the non-volatile semiconductor memory device.
【請求項2】上記絶縁膜の一部は少なくともシリコン窒
化膜を含んでいる請求項1記載の不揮発性半導体記憶装
置の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein a part of said insulating film includes at least a silicon nitride film.
【請求項3】上記絶縁膜は、シリコン酸化膜の間にシリ
コン窒化膜が挿入された構造を持つ請求項2記載の不揮
発性半導体記憶装置の製造方法。
3. The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 2, wherein said insulating film has a structure in which a silicon nitride film is inserted between silicon oxide films.
【請求項4】同一半導体基板の第1の領域と第2の領域
とに、それぞれ、浮遊ゲート電極と制御ゲート電極を有
する不揮発性メモリ・トランジスタとゲート電極を有す
る周辺回路用MOSトランジスタとを形成するための製
造方法であって、 上記第1の領域の半導体基板上に、後に上記不揮発性メ
モリ・トランジスタのゲート絶縁膜となる第1のシリコ
ン酸化膜を形成するとともに、上記第2の領域の半導体
基板上に、後に上記周辺回路用MOSトランジスタのゲ
ート絶縁膜となる第2のシリコン酸化膜を形成する第1
の工程と、 上記第1及び第2のシリコン酸化膜上に、少なくとも上
記第2領域全面を覆うごとく、後に上記浮遊ゲート電極
及び上記ゲート電極となる第1の導電層を形成する第2
の工程と、 上記第2領域全面を覆った状態の上記第1の導電層上
に、後に上記不揮発性メモリ・トランジスタの層間絶縁
膜となる上記第1及び第2のシリコン酸化膜よりも誘電
率の大きな絶縁膜を形成する第3の工程と、 上記絶縁膜上に、後に上記制御ゲート電極となる第2の
導電層を形成する第4の工程と上記第2の領域の上記第
2の導電層及び上記絶縁膜を部分的に除去する第5の工
程とを有する不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
4. A nonvolatile memory transistor having a floating gate electrode and a control gate electrode and a MOS transistor for a peripheral circuit having a gate electrode are formed in a first region and a second region of the same semiconductor substrate, respectively. Forming a first silicon oxide film to be a gate insulating film of the nonvolatile memory transistor later on the semiconductor substrate in the first region, Forming a second silicon oxide film to be a gate insulating film of the peripheral circuit MOS transistor later on a semiconductor substrate;
And forming a first conductive layer that will later become the floating gate electrode and the gate electrode on the first and second silicon oxide films so as to cover at least the entire surface of the second region.
And a lower dielectric constant than the first and second silicon oxide films, which will later become an interlayer insulating film of the nonvolatile memory transistor, on the first conductive layer covering the entire surface of the second region. A third step of forming an insulating film having a large thickness, a fourth step of forming a second conductive layer to be the control gate electrode later on the insulating film, and a step of forming the second conductive layer in the second region. A fifth step of partially removing the layer and the insulating film.
【請求項5】上記絶縁膜の一部は少なくともシリコン窒
化膜を含んでいる請求項4記載の不揮発性半導体記憶装
置の製造方法。
5. The method according to claim 4, wherein a part of said insulating film includes at least a silicon nitride film.
【請求項6】上記絶縁膜は、シリコン酸化膜の間にシリ
コン窒化膜が挿入された構造を持つ請求項5記載の不揮
発性半導体記憶装置の製造方法。
6. The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 5, wherein said insulating film has a structure in which a silicon nitride film is inserted between silicon oxide films.
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