JP4076725B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置及びその製造方法に係わり、特に2層の多結晶シリコンを形成する過程を有する高耐圧MOSトランジスタの構造、及び高耐圧MOSトランジスタを利用した半導体装置の構造の製造方法に関する
【0002】
【従来の技術】
従来、半導体基板上に2層の多結晶シリコンを用いてDDD(Double―Diffused―Drain)型MOSトランジスタと共に容量素子や、異種のMOSトランジスタを形成するため以下の工程を用いてきた。
まず図3(a)に示すように、シリコン基板23上に素子分離膜24と、酸化膜25を公知の技術により形成する。
【0003】
次に図3(b)に示すように、公知の技術により第1の多結晶シリコンを形成後、パターニングしエッチング除去により容量素子の下部電極26を形成する。次に図3(c)に示すように、熱酸化によって前記下部電極26上に容量素子の絶縁酸化膜27(a)や、ゲート酸化膜27(b)を形成する。
次に図3(d)に示すように、公知の技術により第2の多結晶シリコンを形成後、パターニングしエッチング除去により容量素子の上部電極28(a)や、トランジスタのゲート電極28(b)を形成する。
次に図3(e)に示すように、公知の技術によりレジスト材29をパターニングし、DDD構造にしようとするトランジスタ領域に選択的に公知の技術によりDDDとなる不純物層30(a)を形成する。
【0004】
次に図3(f)に示すように、前記不純物層30(a)がDDDとして機能する拡散幅を得るために熱拡散工程によりDDD拡散層30(b)を形成する。
次に図3(g)に示すように、公知の技術によりトランジスタ領域にソース、ドレイン層31を形成し、DDDトランジスタと容量素子、あるいは他種のトランジスタとを形成していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の製造方法では同一多結晶シリコンによりDDDトランジスタと他種のトランジスタのゲート電極を形成するので、以下に記載する問題点があった。
1. DDD拡散層を十分拡散させる熱拡散工程が必要なため製造工程が多い。
2. 前記熱拡散工程が比較的高温の処理であるため、前記熱拡散工程以前に形成された絶縁酸化膜、ゲート酸化膜などの膜質が劣化してしまう。
3. DDDトランジスタと他種のトランジスタのゲート酸化膜厚を変える事が困難で、それを行うにはより多くの工程を必要とする。
本発明は、従来の構造と製造方法を改善して、上述のような問題点を取り除くことを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の構造及び製造方法では、第1の多結晶シリコンによりDDDトランジスタのゲート、及び容量素子の下部電極を形成した後、DDD不純物層を形成し、容量素子の絶縁酸化膜形成や第2の多結晶シリコンをゲート電極とするトランジスタのゲート酸化膜形成のための熱酸化工程とDDD不純物層拡散工程を兼ねてDDDトランジスタを形成するので、以下に記載する作用を持つ。
1. 製造工程が削減される。
2. 熱処理工程が減るので、絶縁酸化膜、ゲート酸化膜の膜質が向上する。
3. DDDトランジスタと他種のトランジスタのゲート酸化を別々に行えるので、前記各々のゲート酸化膜厚を変えることが容易である。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明の第1の実施例を以下に説明する。
まず図1(a)に示すように、シリコン基板1上に素子分離膜2と、第1のゲート酸化膜3と、第1の多結晶シリコンにより容量素子の下部電極4(a)と、第1のトランジスタのゲート電極4(b)とを公知の技術により形成する。
次に図1(b)に示すように、公知の技術によりレジスト材5をパターニングし、第1のトランジスタ領域に選択的に例えばイオン注入法などによりDDDとなる不純物層6(a)を形成する。
【0008】
次に図1(c)に示すように、もし必要であれば第2のトランジスタ領域上の第1のゲート酸化膜を除去後、熱酸化によって容量素子の絶縁酸化膜7(a)と、第2のトランジスタの第2のゲート酸化膜7(b)を形成する。
この時の熱酸化工程によって先に形成されている前記不純物層6(a)が拡散され、DDD拡散層6(b)を形成することになる。
次に図1(d)に示すように、第2の多結晶シリコンにより容量素子の上部電極8(a)と、第2のトランジスタのゲート電極8(b)を公知の技術により形成する。
【0009】
次に図1(e)に示すように、第1、及び第2のトランジスタ領域にソース、ドレイン拡散層9を公知の技術により形成し、DDDトランジスタと容量素子、あるいは他種のトランジスタとを形成する。
以上のようにして形成されたDDDトランジスタは第1の多結晶シリコンをゲート電極とするので、第2の多結晶シリコンをゲート電極とする第2のトランジスタのゲート酸化と、容量素子の絶縁膜形成の酸化工程をDDD拡散の為の熱処理工程として兼用でき、DDDの熱拡散工程の削減となる。
ここで上記第1の実施例が多結晶シリコンを2層用いてDDDトランジスタと、他種のトランジスタと、容量素子を形成する場合のみでなく、以下に記載する場合にも同様の作用、効果が得られることは言うまでもない。
1. 多結晶シリコンを2層用いてDDDトランジスタと、他種のトランジスタを形成する場合。
2. 多結晶シリコンを2層用いてDDDトランジスタと、容量素子を形成する場合。
【0010】
本発明の第1の実施例をEEPROMに応用した第2の実施例を以下に説明する。
EEPROMは、例えば10V以下の電源電圧範囲で十分に動作すれば良い周辺回路部と、EEPROMセルアレイ部と、EEPROMセルの書き込みに必要な電圧、通常は電源電圧範囲より高い例えば14V〜30Vの電圧下で十分動作する高電圧駆動回路部を持つ。
【0011】
よって書き込みのために高電圧がかかるEEPROMセルと高電圧駆動回路部において高耐圧トランジスタが必要となる。
高耐圧化を達成する為に、トランジスタのソース、ドレイン部をDDD構造にすることはもちろん、トランジスタのゲート酸化膜厚も比較的厚めにすることが望ましい。
【0012】
一方周辺回路部においては、特に高耐圧トランジスタを必要とすることはなく、駆動能力やリークなどを考慮すると周辺回路トランジスタのゲート酸化膜厚は出来るだけ薄くした方がEEPROMの性能は上がる。
つまり高耐圧トランジスタと周辺回路トランジスタとではソース、ドレインの構造もゲート酸化膜厚も変えることが望ましい。
【0013】
またEEPROMセルには書き込みのためキャリアの移動口としてトンネル酸化膜領域があり、その酸化膜厚は通常のトランジスタのゲート酸化膜厚に比べかなり薄いため、形成後の熱処理が多いほど膜質が劣化し、トラップや界面順位の増加などにより絶縁耐圧が落ちてしまう。よって熱処理工程は出来るだけ少ない事が望ましい。
【0014】
まず図2(a)に示すように、シリコン基板10上にウェル領域11と、素子分離膜12と、トンネルドレイン拡散層13と、第1のゲート酸化膜14と、トンネル酸化膜領域15と、第1の多結晶シリコンによるフローティングゲートトランジスタのゲート電極16(a)と、第1の多結晶シリコンによるセレクトゲートトランジスタのゲート電極16(b)と、高耐圧トランジスタのゲート電極16(c)などを公知の技術により形成し、レジスト材17をパターニングし、選択的にEEPROMのセルアレイ領域や、高電圧駆動回路部など高耐圧が必要とされる領域にイオン注入法などによりDDDとなる不純物層18(a)を形成する。
【0015】
ここでEEPROMセルの書き込み印可電圧条件などからして、前記DDDとなる不純物層18(a)がEEPROMセルの少なくともセレクトゲートトランジスタのドレイン側に形成されていれば良い場合があることは言うまでもない。この時例えば前記シリコン基板10はP型、前記ウェル領域11はN型、前記トンネルドレイン13はN型とし、前記第1のゲート酸化膜14の膜厚は300〜1200Åの範囲で、前記トンネル酸化膜15の膜厚は50〜150Åの範囲で形成する。
【0016】
前記第1の多結晶シリコンはフローティングゲート電極のみならず、セレクトゲート電極、及び高耐圧トランジスタのゲート電極、配線としても使われるので、その膜厚は2500〜6000Åとし、シート抵抗値を10〜500Ω/sqで形成すると良い。
また前記不純物層18(a)はイオン注入法であればリンを1E13〜8E14atms/cm2注入して形成すると良い。
【0017】
次に図2(b)に示すように、もし必要であれば第2の多結晶シリコンをゲート電極とする周辺回路トランジスタ領域上の第1のゲート酸化膜を除去後、熱酸化によって後記形成されるコントロールゲート電極と前記フローティングゲート電極16(a)とを容量結合させるための絶縁酸化膜19(a)と、第2の多結晶シリコンをゲート電極とする周辺回路トランジスタに使用する第2のゲート酸化膜19(b)とを形成する。
【0018】
同時に前記熱酸化工程によって、先に形成されている前記不純物層18(a)が拡散されDDD拡散層18(b)を形成することになる。
先に説明したように周辺回路トランジスタのゲート酸化膜19(a)の膜厚は出来るだけ薄いことが望ましい、またフローティングゲート電極とコントロールゲート電極を容量結合させる前記絶縁酸化膜19(b)にはEEPROM書き込み時に高電圧がかかるため比較的高温の熱酸化によって形成される高品質の酸化膜が望ましい。
【0019】
よって本発明の実施例においては周辺回路トランジスタ上の前記第1のゲート酸化膜14を除去した後、前記容量素子の絶縁酸化膜19(a)と、前記第2のゲート酸化膜19(b)とを形成するための熱酸化を1000〜1100℃の乾燥酸素雰囲気中、例えば酸素のみ、あるいは酸素と窒素の混合雰囲気中による処理とし、前記周辺トランジスタのゲート酸化膜19(a)の膜厚が前記高耐圧トランジスタのゲート酸化膜厚より薄く、例えば150〜400Åの範囲で形成すると良い。
【0020】
以上の様な熱酸化条件であれば、前記不純物層18(a)がDDDとして十分機能する拡散幅を得られる。
次に図2(c)に示すように、第2の多結晶シリコンによりEEPROMセルのコントロールゲート電極20(a)と、周辺回路トランジスタのゲート電極19(b)とを公知の技術により形成する。
【0021】
この時前記第2の多結晶シリコンはコントロールゲート電極と、周辺回路トランジスタのゲート電極、配線としても使われるので、その膜厚は2500〜6000Åとし、シート抵抗値を10〜500Ω/sqで形成すると良い。
次に図2(d)に示すように、第1導電型、例えばP型のソース、ドレイン拡散層21と、第2導電型、例えばN型の砒素によるソース、ドレイン拡散層22とを公知の技術により形成し、DDDトランジスタをセレクトゲートにしたEEPROMセルや、各種回路を形成する。
【0022】
この時図2の構造において高耐圧駆動回路部にDDD構造のC―MOS回路を形成させる場合には、図2(b)に示された前記第2のゲート酸化膜19(a)、並びに容量絶縁膜19(b)を形成する前に、ウェル領域中に不純物層18(a)とは逆導電型の不純物層を持つ第1の多結晶シリコン層をゲート電極としたトランジスタ領域を形成し、酸化膜19(a)と酸化膜19(b)を形成する熱酸化にてDDD拡散層とすればよいことは言うまでもない。
【0023】
従来は第1の多結晶シリコンによってフローティングゲート電極のみを形成し、第2の多結晶シリコンによって周辺回路トランジスタと、DDDトランジスタとコントロールゲート電極を形成していたため容量絶縁膜形成のための酸化と、必要であれば高耐圧トランジスタと周辺回路トランジスタの酸化膜厚を変えるため、各々のゲート酸化の工程が必要であった。
【0024】
しかし以上のようにして形成されたEEPROMはDDDトランジスタは第1の多結晶シリコンをゲート電極とし、第2の多結晶シリコンを周辺回路トランジスタのゲート電極とするので、第2の多結晶シリコンをゲート電極とする周辺回路トランジスタのゲート酸化工程と、フローティングゲート電極とコントロールゲート電極間の絶縁膜形成の熱酸化工程を1度の熱酸化工程で行え、かつDDD拡散の為の熱工程としても兼用できるため、周辺トランジスタのゲート酸化工程、及びDDDの熱拡散工程の2工程を削減できる。
【0025】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように、DDDトランジスタが第1の多結晶シリコンをゲート電極とするので、第2の多結晶シリコンをゲート電極とする第2のトランジスタのゲート酸化や、容量素子の絶縁酸化膜形成の熱酸化工程とDDD拡散の為の熱処理が兼用でき、工程の削減により製造コストを削減できる。
【0026】
特にEEPROMにおいてはDDDトランジスタを第1の多結晶シリコンをゲート電極とし、第2の多結晶シリコンを周辺回路トランジスタのゲート電極とするので、第2の多結晶シリコンをゲート電極とする周辺回路トランジスタのゲート酸化工程と、フローティングゲート電極とコントロールゲート電極間の絶縁酸化膜形成の熱酸化工程を1度の熱酸化工程で行え、かつDDD拡散の為の熱処理工程としても兼用できるため、周辺トランジスタのゲート酸化工程、及びDDDの熱拡散工程の2工程削減となり、高耐圧駆動回路部と周辺回路部でゲート酸化膜厚の異なるトランジスタを容易に形成できる。
【0027】
よって工程削減により製造コストの削減ができ、EEPROMの性能を上げることもでき、かつ2度の熱酸化工程の削減によりトンネル酸化膜へのトラップや、界面順位の増加等が抑えられ酸化膜質が向上し、EEPROMセルの書き換え寿命などが上昇し信頼性の向上も図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の説明図である。
【図2】本発明の第2の実施例の説明図である。
【図3】従来の技術の説明図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板
10 シリコン基板
23 シリコン基板
11 ウェル領域
2,12,24 素子分離膜
3,7(b),14,19(b),27(b) ゲート酸化膜
25 酸化膜
4(a) 容量素子の下部電極
26 容量素子の下部電極
4(b),8(b),16(c),20(b),28(b), ゲート電極
16(a) フローティングゲート電極
16(b) セレクトゲート電極
5,17,29 レジスト材
6(a),18(a),30(a) 不純物層
6(b),18(b),30(b) DDD拡散層
7(a) 容量素子の絶縁酸化膜
19(a),27(a) 容量素子の絶縁酸化膜
8(a),28(a) 容量素子の上部電極
20(a) コントロールゲート電極
9,21,22,31 ソース、ドレイン拡散層
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a structure of a high voltage MOS transistor having a process of forming two layers of polycrystalline silicon and a method of manufacturing a semiconductor device structure using the high voltage MOS transistor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the following steps have been used to form a capacitive element and a heterogeneous MOS transistor together with a DDD (Double-Difused-Drain) type MOS transistor using two layers of polycrystalline silicon on a semiconductor substrate.
First, as shown in FIG. 3A, an element isolation film 24 and an oxide film 25 are formed on a silicon substrate 23 by a known technique.
[0003]
Next, as shown in FIG. 3B, after the first polycrystalline silicon is formed by a known technique, the lower electrode 26 of the capacitive element is formed by patterning and etching. Next, as shown in FIG. 3C, an insulating oxide film 27 (a) and a gate oxide film 27 (b) of the capacitive element are formed on the lower electrode 26 by thermal oxidation.
Next, as shown in FIG. 3D, after the second polycrystalline silicon is formed by a known technique, the upper electrode 28 (a) of the capacitive element and the gate electrode 28 (b) of the transistor are formed by patterning and etching away. Form.
Next, as shown in FIG. 3E, a resist material 29 is patterned by a known technique, and an impurity layer 30 (a) that becomes a DDD is selectively formed by a known technique in a transistor region to be formed into a DDD structure. To do.
[0004]
Next, as shown in FIG. 3F, a DDD diffusion layer 30 (b) is formed by a thermal diffusion process in order to obtain a diffusion width in which the impurity layer 30 (a) functions as DDD.
Next, as shown in FIG. 3G, a source / drain layer 31 is formed in the transistor region by a known technique, and a DDD transistor and a capacitor or another type of transistor are formed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional manufacturing method, the gate electrodes of the DDD transistor and other types of transistors are formed from the same polycrystalline silicon, and thus there are problems described below.
1. Since a thermal diffusion process for sufficiently diffusing the DDD diffusion layer is necessary, there are many manufacturing processes.
2. Since the thermal diffusion process is a relatively high temperature process, the quality of the insulating oxide film, the gate oxide film, and the like formed before the thermal diffusion process is deteriorated.
3. It is difficult to change the gate oxide film thickness of the DDD transistor and other types of transistors, and more steps are required to do so.
It is an object of the present invention to improve the conventional structure and manufacturing method and eliminate the above-mentioned problems.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In the structure and the manufacturing method of the present invention, after the gate of the DDD transistor and the lower electrode of the capacitor element are formed from the first polycrystalline silicon, the DDD impurity layer is formed, the insulating oxide film formation of the capacitor element and the second Since the DDD transistor is formed by using both the thermal oxidation process for forming the gate oxide film of the transistor having polycrystalline silicon as the gate electrode and the DDD impurity layer diffusion process, it has the following operations.
1. The manufacturing process is reduced.
2. Since the number of heat treatment steps is reduced, the quality of the insulating oxide film and the gate oxide film is improved.
3. Since the gate oxidation of the DDD transistor and other types of transistors can be performed separately, it is easy to change the thickness of each gate oxide.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described below.
First, as shown in FIG. 1A, an element isolation film 2, a first gate oxide film 3, a lower electrode 4 (a) of a capacitor element by a first polycrystalline silicon, The gate electrode 4 (b) of one transistor is formed by a known technique.
Next, as shown in FIG. 1B, the resist material 5 is patterned by a known technique, and an impurity layer 6 (a) to be DDD is selectively formed in the first transistor region by, for example, ion implantation. .
[0008]
Next, as shown in FIG. 1C, if necessary, after removing the first gate oxide film on the second transistor region, the insulating oxide film 7 (a) of the capacitor element and the first oxide film are thermally oxidized. A second gate oxide film 7 (b) of the second transistor is formed.
The impurity layer 6 (a) previously formed by the thermal oxidation process at this time is diffused to form the DDD diffusion layer 6 (b).
Next, as shown in FIG. 1D, the upper electrode 8 (a) of the capacitor and the gate electrode 8 (b) of the second transistor are formed by a known technique using the second polycrystalline silicon.
[0009]
Next, as shown in FIG. 1E, the source and drain diffusion layers 9 are formed in the first and second transistor regions by a known technique, and a DDD transistor and a capacitor element or another type of transistor are formed. To do.
Since the DDD transistor formed as described above uses the first polycrystalline silicon as the gate electrode, the gate oxidation of the second transistor using the second polycrystalline silicon as the gate electrode and the formation of the insulating film of the capacitor element This oxidation process can also be used as a heat treatment process for DDD diffusion, thereby reducing the DDD thermal diffusion process.
Here, the first embodiment has the same operation and effect not only when forming a DDD transistor, another type of transistor, and a capacitive element using two layers of polycrystalline silicon, but also when described below. It goes without saying that it is obtained.
1. When a DDD transistor and other types of transistors are formed using two layers of polycrystalline silicon.
2. When a DDD transistor and a capacitor element are formed using two layers of polycrystalline silicon.
[0010]
A second embodiment in which the first embodiment of the present invention is applied to an EEPROM will be described below.
The EEPROM has a peripheral circuit section that only needs to operate satisfactorily in a power supply voltage range of, for example, 10 V or less, an EEPROM cell array section, and a voltage necessary for writing to the EEPROM cell, usually under a voltage of, for example, 14 V to 30 V higher than the power supply voltage range. It has a high-voltage drive circuit part that operates sufficiently.
[0011]
Therefore, an EEPROM cell to which a high voltage is applied for writing and a high voltage transistor are required in the high voltage drive circuit section.
In order to achieve a high breakdown voltage, it is desirable that the source and drain portions of the transistor have a DDD structure and that the gate oxide film thickness of the transistor be relatively thick.
[0012]
On the other hand, in the peripheral circuit portion, a high voltage transistor is not particularly required, and considering the driving capability and leakage, the performance of the EEPROM increases when the gate oxide film thickness of the peripheral circuit transistor is made as thin as possible.
That is, it is desirable to change the source and drain structures and the gate oxide film thickness between the high voltage transistor and the peripheral circuit transistor.
[0013]
In addition, the EEPROM cell has a tunnel oxide film region as a carrier moving port for writing, and its oxide film thickness is considerably smaller than the gate oxide film thickness of a normal transistor. Therefore, the film quality deteriorates as the heat treatment after formation increases. Insulation withstand voltage drops due to an increase in traps and interface order. Therefore, it is desirable that the number of heat treatment steps be as small as possible.
[0014]
First, as shown in FIG. 2A, a well region 11, an element isolation film 12, a tunnel drain diffusion layer 13, a first gate oxide film 14, a tunnel oxide film region 15 on a silicon substrate 10; The gate electrode 16 (a) of the first polycrystalline silicon floating gate transistor, the gate electrode 16 (b) of the first polycrystalline silicon select gate transistor, the gate electrode 16 (c) of the high breakdown voltage transistor, etc. The resist layer 17 is formed by a known technique and patterned, and an impurity layer 18 (which becomes a DDD by an ion implantation method or the like is selectively formed in an area where a high breakdown voltage is required, such as an EEPROM cell array region or a high voltage driving circuit portion. a) is formed.
[0015]
Here, it goes without saying that the impurity layer 18 (a) to be the DDD may be formed at least on the drain side of the select gate transistor of the EEPROM cell in consideration of the write application voltage condition of the EEPROM cell. At this time, for example, the silicon substrate 10 is P-type, the well region 11 is N-type, the tunnel drain 13 is N-type, and the thickness of the first gate oxide film 14 is in the range of 300 to 1200 mm. The film 15 is formed in the range of 50 to 150 mm.
[0016]
The first polycrystalline silicon is used not only as a floating gate electrode but also as a select gate electrode and a gate electrode and wiring of a high breakdown voltage transistor, so that the film thickness is 2500 to 6000 mm, and the sheet resistance is 10 to 500Ω. It is good to form with / sq.
The impurity layer 18 (a) is preferably formed by implanting phosphorus at 1E13 to 8E14 atms / cm @ 2 in the case of ion implantation.
[0017]
Next, as shown in FIG. 2 (b), if necessary, the first gate oxide film on the peripheral circuit transistor region using the second polycrystalline silicon as the gate electrode is removed and then formed by thermal oxidation. An insulating oxide film 19 (a) for capacitively coupling the control gate electrode and the floating gate electrode 16 (a), and a second gate used for a peripheral circuit transistor using the second polycrystalline silicon as a gate electrode An oxide film 19 (b) is formed.
[0018]
At the same time, the impurity layer 18 (a) previously formed is diffused by the thermal oxidation process to form the DDD diffusion layer 18 (b).
As described above, it is desirable that the thickness of the gate oxide film 19 (a) of the peripheral circuit transistor is as thin as possible, and the insulating oxide film 19 (b) for capacitively coupling the floating gate electrode and the control gate electrode is used. Since a high voltage is applied when writing to the EEPROM, a high quality oxide film formed by thermal oxidation at a relatively high temperature is desirable.
[0019]
Therefore, in the embodiment of the present invention, after the first gate oxide film 14 on the peripheral circuit transistor is removed, the insulating oxide film 19 (a) of the capacitive element and the second gate oxide film 19 (b). The thermal oxidation to form the above is performed in a dry oxygen atmosphere at 1000 to 1100 ° C., for example, only oxygen or a mixed atmosphere of oxygen and nitrogen, and the thickness of the gate oxide film 19 (a) of the peripheral transistor is The gate oxide film thickness of the high breakdown voltage transistor is preferably smaller, for example, in the range of 150 to 400 mm.
[0020]
Under the above-described thermal oxidation conditions, a diffusion width can be obtained in which the impurity layer 18 (a) functions sufficiently as a DDD.
Next, as shown in FIG. 2 (c), the control gate electrode 20 (a) of the EEPROM cell and the gate electrode 19 (b) of the peripheral circuit transistor are formed from the second polycrystalline silicon by a known technique.
[0021]
At this time, since the second polycrystalline silicon is also used as a control gate electrode, a gate electrode of a peripheral circuit transistor, and a wiring, the film thickness is 2500 to 6000 mm and the sheet resistance value is 10 to 500 Ω / sq. good.
Next, as shown in FIG. 2D, a first conductivity type, for example, P-type source / drain diffusion layer 21, and a second conductivity type, for example, N-type arsenic source / drain diffusion layer 22, are known. An EEPROM cell formed by technology and using a DDD transistor as a select gate and various circuits are formed.
[0022]
At this time, when a C-MOS circuit having a DDD structure is formed in the high breakdown voltage drive circuit portion in the structure of FIG. 2, the second gate oxide film 19 (a) shown in FIG. Before forming the insulating film 19 (b), a transistor region having a gate electrode of a first polycrystalline silicon layer having an impurity layer having a conductivity type opposite to that of the impurity layer 18 (a) is formed in the well region, It goes without saying that the DDD diffusion layer may be formed by thermal oxidation for forming the oxide film 19 (a) and the oxide film 19 (b).
[0023]
Conventionally, only the floating gate electrode is formed of the first polycrystalline silicon, and the peripheral circuit transistor, the DDD transistor, and the control gate electrode are formed of the second polycrystalline silicon. In order to change the oxide film thickness of the high voltage transistor and the peripheral circuit transistor if necessary, each gate oxidation step is required.
[0024]
However, in the EEPROM formed as described above, since the DDD transistor uses the first polycrystalline silicon as the gate electrode and the second polycrystalline silicon as the gate electrode of the peripheral circuit transistor, the second polycrystalline silicon is used as the gate. The gate oxidation process of the peripheral circuit transistor used as an electrode and the thermal oxidation process of forming an insulating film between the floating gate electrode and the control gate electrode can be performed in one thermal oxidation process, and can also be used as a thermal process for DDD diffusion. Therefore, the two steps of the peripheral transistor gate oxidation step and the DDD thermal diffusion step can be reduced.
[0025]
【The invention's effect】
In the present invention, as described above, since the DDD transistor uses the first polycrystalline silicon as the gate electrode, the gate oxidation of the second transistor using the second polycrystalline silicon as the gate electrode or the insulating oxidation of the capacitor element. The thermal oxidation process for film formation and the heat treatment for DDD diffusion can be combined, and the manufacturing cost can be reduced by reducing the number of processes.
[0026]
In particular, in the EEPROM, the DDD transistor uses the first polycrystalline silicon as the gate electrode and the second polycrystalline silicon as the gate electrode of the peripheral circuit transistor, so that the peripheral circuit transistor using the second polycrystalline silicon as the gate electrode is used. Since the gate oxidation process and the thermal oxidation process for forming an insulating oxide film between the floating gate electrode and the control gate electrode can be performed in one thermal oxidation process and can also be used as a heat treatment process for DDD diffusion, the gate of the peripheral transistor Since the oxidation process and the DDD thermal diffusion process are reduced by two processes, transistors having different gate oxide film thicknesses can be easily formed in the high voltage drive circuit part and the peripheral circuit part.
[0027]
Therefore, the manufacturing cost can be reduced by reducing the number of processes, the performance of the EEPROM can be improved, and the number of traps in the tunnel oxide film and the increase in the interface level can be suppressed by reducing the two thermal oxidation processes, improving the quality of the oxide film. In addition, the rewrite life of the EEPROM cell is increased, and the reliability is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a conventional technique.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 10 Silicon substrate 23 Silicon substrate 11 Well area | region 2, 12, 24 Element isolation film 3, 7 (b), 14, 19 (b), 27 (b) Gate oxide film 25 Oxide film 4 (a) Capacitance element Lower electrode 26 Lower electrode 4 (b), 8 (b), 16 (c), 20 (b), 28 (b), gate electrode 16 (a) floating gate electrode 16 (b) select gate electrode 5, 17, 29 Resist material 6 (a), 18 (a), 30 (a) Impurity layer 6 (b), 18 (b), 30 (b) DDD diffusion layer 7 (a) Insulating oxide film of capacitor element 19 (a), 27 (a) Capacitor element insulating oxide films 8 (a), 28 (a) Capacitor element upper electrode 20 (a) Control gate electrodes 9, 21, 22, 31 Source, drain diffusion layers

Claims (5)

少なくとも2層の多結晶シリコン層を形成し、第1の多結晶シリコンをゲート電極とするシリコン基板上に設けられた14V以上の耐圧を持つDDD構造の高耐圧トランジスタと、前記高耐圧トランジスタと同じシリコン基板上に設けられた第2の多結晶シリコンをゲート電極とするトランジスタ、前記第1の多結晶シリコンと前記第2の多結晶シリコンを電極とする容量素子とを形成する半導体装置の製造方法において、前記第1の多結晶シリコン層を形成し、ターニングしエッチング除去した後、DDD拡散層となる不純物層を形成する工程と、前記第2の多結晶シリコン層を形成する前に前記第2の多結晶シリコン層をゲート電極に持つ前記トランジスタのゲート酸化膜、および、前記第1および第2の多結晶シリコン層を電極とする前記容量素子の絶縁酸化膜形成のための熱酸化処理と同時に前記不純物層を拡散させる工程とを有することを特微とする半導体装置の製造方法。A high breakdown voltage transistor having a DDD structure having a breakdown voltage of 14 V or more , formed on a silicon substrate having at least two polycrystalline silicon layers and having the first polycrystalline silicon layer as a gate electrode ; A transistor having a second polycrystalline silicon layer provided on the same silicon substrate as a gate electrode, and a capacitor element having the first polycrystalline silicon layer and the second polycrystalline silicon layer as electrodes are formed. the method of manufacturing a semiconductor device, said first polysilicon layer is formed, forming after then patterned etched away, forming an impurity layer serving as a DDD diffusion layer, said second polycrystalline silicon layer A gate oxide film of the transistor having the second polycrystalline silicon layer as a gate electrode, and the first and second polycrystalline silicon layers; And a step of diffusing the impurity layer simultaneously with a thermal oxidation process for forming an insulating oxide film of the capacitive element using the capacitor as an electrode . 前記不純物層がリンのイオン注入法により形成されることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。  2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the impurity layer is formed by a phosphorus ion implantation method. 前記熱酸化処理が1000℃以上1100℃以下の温度であることを特徴とする請求項記載の半導体装置の製造方法。The method according to claim 1, wherein the thermal oxidation treatment is at a temperature of 1000 ° C. or higher 1100 ° C. or less. 前記熱酸化処理が乾燥酸素雰囲気で行われることを特徴とする計求項記載の半導体装置の製造方法。2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the thermal oxidation treatment is performed in a dry oxygen atmosphere. 少なくとも2層の多結晶シリコン層を有し、第1の多結晶シリコン層をゲート電極とするシリコン基板上に設けられた14V以上の耐圧を持つDDD構造の高耐圧トランジスタと、前記高耐圧トランジスタと同じシリコン基板上に設けられた第2の多結晶シリコン層をゲート電極とするトランジスタ、および前記第1の多結晶シリコン層と前記第2の多結晶シリコン層をそれぞれ第1および第2のゲート電極とするEEPROM素子とを形成する半導体装置の製造方法において、前記第1の多結晶シリコン層を形成し、パターニングしエッチング除去した後、DDD拡散層となる不純物層を形成する工程と、前記第2の多結晶シリコン層を形成する前に前記第2の多結晶シリコン層をゲート電極に持つ前記トランジスタのゲート酸化膜、および、前記第1および第2の多結晶シリコン層をそれぞれ第1および第2のゲート電極とする前記EEPROM素子の容量結合のための絶縁酸化膜形成のための熱酸化処理と同時に前記不純物層を拡散させる工程とを有することを特微とする半導体装置の製造方法。 A high breakdown voltage transistor having a DDD structure having a breakdown voltage of 14 V or more, provided on a silicon substrate having at least two polycrystalline silicon layers and having the first polycrystalline silicon layer as a gate electrode; A transistor having a second polycrystalline silicon layer provided on the same silicon substrate as a gate electrode, and the first polycrystalline silicon layer and the second polycrystalline silicon layer as first and second gate electrodes, respectively. In the method of manufacturing a semiconductor device for forming the EEPROM element, the first polycrystalline silicon layer is formed, patterned, etched and removed, and then an impurity layer to be a DDD diffusion layer is formed; A gate oxide film of the transistor having the second polycrystalline silicon layer as a gate electrode, and The impurity layer is diffused simultaneously with a thermal oxidation process for forming an insulating oxide film for capacitive coupling of the EEPROM element using the first and second polycrystalline silicon layers as first and second gate electrodes, respectively. A method of manufacturing a semiconductor device.
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