JP4485046B2 - フラッシュメモリ素子の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はフラッシュメモリ素子の製造方法に係り、特にフラッシュメモリ素子のウェル抵抗及び寄生キャパシタンスを減少させることができるフラッシュメモリ素子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、フラッシュメモリ素子のウェル領域は、半導体基板にイオン注入を実施し熱処理によって拡散させることにより形成される。ところで、このような方法で形成された拡散ウェル領域は次のような短所を有する。
【0003】
第1、拡散ウェル領域は数kΩから数百kΩまでの高いウェル抵抗を有する。これにより、RC遅延による消去速度において弱点を抱えており、これはフラッシュメモリ素子がDRAMやSRAMとの速度競争において引けを取る原因となる。
【0004】
第2、高い寄生キャパシタンスを有する。フラッシュセルは殆どトリプルPウェル構造を使用するが、これはフラッシュセルにおいてウェルにバイアスを印加して消去動作を行ない、ウェル抵抗を低めるためのものである。素子の動作速度は遅延時間(=RC)が小さいほど速くなるが、この構造自体の寄生キャパシタンスをチャージさせるための時間が必要なので、素子の動作速度を遅くする主な原因として作用する。これは寄生キャパシタンスをチャージさせるために一定水準の電圧を維持しなければならないという問題につながるが、これは低電圧フラッシュメモリ素子の設計においてチャージポンプサイズ(Charge pump size)などフラッシュメモリ素子の設計に最も重要な問題である。
【0005】
第3、消去速度の問題である。既存のフラッシュセルにおいて最も小さい消去単位はブロック(またはセクタ)単位であり、一般に1ブロックは512Kbitsである。即ち、既存のフラッシュメモリ素子は、1セルプログラムは可能であるが、1セル消去は不可能であり、また1セル消去が可能であるため、1ブロック単位で消去しなければならない。これにより、消去時にビットラインに流れる過度な電流のためにいろいろな問題が発生し、かかるビットライン電流を減少させるための設計上の難しさがある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、金属シリサイドを用いてフラッシュメモリ素子のウェル領域を形成することにより、フラッシュメモリ素子の電気的特性を向上させることができるフラッシュメモリ素子の製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明に係るフラッシュメモリ素子の製造方法は、基板上に酸化膜、パッドポリシリコン層、金属シリサイド層、第1アンドープトポリシリコン層及びバッファ酸化膜を順次形成する段階と、前記バッファ酸化膜、第1アンドープトポリシリコン層、金属シリサイド層、パッドポリシリコン層及び酸化膜上部の選択された領域を第1ISOマスクを用いてエッチングすることにより第1トレンチを形成し、これにより単位セクタが区分される段階と、第1トレンチの設けられた全体構造上に中間熱酸化膜を形成した後、前記バッファ酸化膜の表面が露出されるまで平坦化して、前記第1トレンチの内部にのみ中間熱酸化膜が埋め込まれるようにする段階と、前記金属シリサイド層の表面が露出されるように前記バッファ酸化膜及び第1アンドープトポリシリコン層の選択された領域を第2ISOマスクを用いてエッチングすることにより、第2トレンチを形成し、これにより単位セルが区分される段階と、前記第2トレンチの設けられた全体構造上に第2アンドープトポリシリコン層を形成し平坦化した後、アニーリング工程を行って前記第2アンドープトポシリコン層を結晶化する段階と、前記結晶化された第2アンドープトポリシリコン層を含む全体構造にしきい値電圧イオン注入工程及びウェルイオン注入工程を行った後熱処理し、これによりウェル領域が形成される段階とを含んでなることを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、添付図に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。
【0009】
図1a乃至図1eは本発明に係るフラッシュメモリ素子の製造方法を説明するために順次示した素子の断面図である。
【0010】
図1aに示すように、基板11上に酸化膜12、パッドポリシリコン層13、金属シリサイド層14、第1アンドープトポリシリコン層15及びバッファ酸化膜16を順次形成する。その後、所望のブロックサイズ分だけ第1ISOマスクを定義し、これを用いてバッファ酸化膜16、第1アンドープトポリシリコン層15、金属シリサイド層14、パッドポシリコン層13及び酸化膜12の一部をエッチングして第1トレンチ17を形成する。ここで、酸化膜12は3000Åの厚さに形成し、パッドポリシリコン層13は100Åの厚さに形成する。金属シリサイド層14はタングステン、チタン、アルミニウム、銅のいずれかを用いて1500乃至3000Åの厚さに形成し、アンドープトポリシリコン層15及びバッファ酸化膜16はそれぞれ1000Å及び3000Åの厚さに形成する。そして、第1トレンチ17のエッチング時に除去される酸化膜12の厚さは全体酸化膜12の厚さの1/3となるようにする。この第1トレンチ17によってフラッシュメモリ素子がセクタ単位で区分される。
【0011】
図1bに示すように、第1トレンチ17の設けられた全体構造上に中間熱酸化膜18を形成した後、エッチバックまたはCMP工程でバッファ酸化膜16の表面が露出されるまで除去して、第1トレンチ17の内部にのみ中間熱酸化膜18が埋め込まれるようにする。ここで、中間熱酸化膜18は10000Åの厚さに形成する。
【0012】
図1cに示すように、第2ISOマスクをライン(Line)形態で定義し、これを用いてバッファ酸化膜16及び第1アンドープトポリシリコン層15の選択された領域をエッチングして第2トレンチ19を形成する。この第2トレンチ19によってフラッシュメモリ素子がセル単位で区分される。
【0013】
図1dに示すように、第2トレンチ19の設けられた全体構造上に第2アンドープトポリシリコン層20Aを形成する。第2アンドープトポリシリコン層20Aは3000Åの厚さに形成する。
【0014】
図1eに示すように、第2アンドープトポリシリコン層20Aを平坦化した後、アニーリング工程を行う。このアニーリング工程によってエッチング損傷を緩和させることができ、結晶化された第2アンドープトポリシリコン層20を得ることができる。その後、しきい値電圧イオン注入工程及びウェルイオン注入工程を行い、急速熱処理RTPを行う。次に、トンネル酸化膜21及び第1ポリシリコン層22の形成などフラッシュメモリ素子を製造するための工程を行い続ける。
【0015】
このように、拡散ウェル構造の代わりに金属シリサイド層を用いることにより、ウェル抵抗を既存の数kΩ〜数百Ωから数Ωに減少させることができ、設計目的に合わせて多様にウェル構造を作ることができるように金属シリサイド層を分離して512Kより小さい単位で消去動作を行なうことができる。
【0016】
【発明の効果】
上述したように本発明によれば、フラッシュメモリ素子のウェル領域を金属シリサイドで形成することにより、素子のウェル抵抗及び寄生キャパシタンスを減らすことができ、消去速度を向上させることができる。また、フラッシュメモリ素子の製造が必ずシリコンウェーハ上で行われなくてもよいので、製造コストを画期的に減少させることができる。そして、素子の動作速度改善によってDRAMとSRAM市場代替効果を期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1a乃至図1eは本発明に係るフラッシュメモリ素子の製造方法を説明するために順次示した素子の断面図である。
【符号の説明】
11 基板
12 酸化膜
13 パッドポリシリコン層
14 金属シリサイド層
15 第1アンドープトポリシリコン層
16 バッファ酸化膜
17 第1トレンチ
18 中間熱酸化膜
19 第2トレンチ
20A 第2アンドープトポリシリコン層
20 結晶化された第2アンドープトポリシリコン層
21 トンネル酸化膜
22 第1ポリシリコン層
Claims (10)
- 基板上に酸化膜、パッドポリシリコン層、金属シリサイド層、第1アンドープトポリシリコン層及びバッファ酸化膜を順次形成する段階と、
前記バッファ酸化膜、第1アンドープトポリシリコン層、金属シリサイド層、パッドポリシリコン層及び酸化膜上部の選択された領域を第1ISOマスクを用いてエッチングすることにより第1トレンチを形成し、これにより単位セクタが区分される段階と、
前記第1トレンチの設けられた全体構造上に中間熱酸化膜を形成した後、前記バッファ酸化膜の表面が露出されるまで平坦化して、前記第1トレンチの内部にのみ中間熱酸化膜が埋め込まれるようにする段階と、
前記金属シリサイド層の表面が露出されるように前記バッファ酸化膜及び第1アンドープトポリシリコン層の選択された領域を第2ISOマスクを用いてエッチングすることにより第2トレンチを形成し、これにより単位セルが区分される段階と、
前記第2トレンチの設けられた全体構造上に第2アンドープトポリシリコン層を形成し平坦化した後、アニーリング工程を行って前記第2アンドープトポリシリコン層を結晶化する段階と、
前記結晶化された第2アンドープトポリシリコン層を含む全体構造にしきい値電圧イオン注入工程及びウェルイオン注入工程を行った後熱処理し、これによりウェル領域が形成される段階とを含んでなることを特徴とするフラッシュメモリ素子の製造方法。 - 前記酸化膜は3000Åの厚さに形成することを特徴とする請求項1記載のフラッシュメモリ素子の製造方法。
- 前記パッドポリシリコン層は100Åの厚さに形成することを特徴とする請求項1記載のフラッシュメモリ素子の製造方法。
- 前記金属シリサイド層はタングステン、チタン、アルミニウム、銅のいずれか一つを用いて1500乃至3000Åの厚さに形成することを特徴とする請求項1記載のフラッシュメモリ素子の製造方法。
- 前記アンドープトポリシリコン層は1000Åの厚さに形成することを特徴とする請求項1記載のフラッシュメモリ素子の製造方法。
- 前記バッファ酸化膜は3000Åの厚さに形成することを特徴とする請求項1記載のフラッシュメモリ素子の製造方法。
- 前記第1トレンチエッチング時に除去される酸化膜の厚さは全体酸化膜の厚さの1/3となるようにすることを特徴とする請求項1記載のフラッシュメモリ素子の製造方法。
- 前記中間熱酸化膜は10000Åの厚さに形成することを特徴とする請求項1記載のフラッシュメモリ素子の製造方法。
- 前記第2ISOマスクはライン形態で定義することを特徴とする請求項1記載のフラッシュメモリ素子の製造方法。
- 前記第2アンドープトポリシリコン層は3000Åの厚さに形成することを特徴とする請求項1記載のフラッシュメモリ素子の製造方法。
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