JP5549411B2 - 半導体素子の製造方法、半導体メモリの製造方法、及び半導体素子 - Google Patents
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半導体基板の上に、下部絶縁膜、前記下部絶縁膜とは異なる材料を有し、膜厚が10nm以下である中間絶縁膜、及び前記中間絶縁膜とは異なる材料を有する上部絶縁膜を順番に形成する工程と、
前記半導体基板の表面の第1の領域の前記上部絶縁膜を除去し、第2の領域には、前記上部絶縁膜を残す工程と、
前記第1の領域の前記下部絶縁膜と前記中間絶縁膜とをゲート絶縁膜として含む第1のトランジスタと、前記第2の領域の前記下部絶縁膜、前記中間絶縁膜、及び前記上部絶縁膜をゲート絶縁膜として含む第2のトランジスタとを形成する工程と
を有する半導体素子の製造方法が提供される。
半導体基板の上に、酸化シリコンを有する下部絶縁膜、窒化シリコンを有し、膜厚が10nm以下である中間絶縁膜、及び酸化シリコンを有する上部絶縁膜を順番に形成する工程と、
前記半導体基板の表面の行方向及び列方向に周期的に画定された複数の第1の領域内の前記上部絶縁膜を除去し、前記第1の領域の各々に対応して画定された第2の領域内には、前記上部絶縁膜を残す工程と、
前記第1の領域内の前記下部絶縁膜と前記中間絶縁膜とをゲート絶縁膜として含むセレクトトランジスタ、及び前記第2の領域内の前記下部絶縁膜、前記中間絶縁膜、及び前記上部絶縁膜をゲート絶縁膜として含むメモリセルトランジスタを、前記セレクトトランジスタのソースと前記メモリセルトランジスタのドレインとが共通の不純物拡散領域で構成されるように形成する工程と
を有する半導体メモリの製造方法が提供される。
半導体基板の上に、下部絶縁膜、及び前記下部絶縁膜とは異なる材料を有する中間絶縁膜を順番に形成する工程と、
前記半導体基板の表面の第1の領域、第3の領域及び第4の領域の前記中間絶縁膜及び前記下部絶縁膜を除去し、第2の領域には、前記中間絶縁膜及び前記下部絶縁膜を残す工程と、
前記第1の領域、前記第3の領域、及び前記第4の領域の前記半導体基板の上に、第1の高耐圧用ゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の領域の前記第1の高耐圧用ゲート絶縁膜を除去する工程と
前記第1の領域の前記第1の高耐圧用ゲート絶縁膜を除去する工程の後に、前記第1の領域の前記半導体基板の上、及び前記第2の領域の前記中間絶縁膜の上に、前記中間絶縁膜とは異なる材料を有する上部絶縁膜を形成するとともに、前記第3の領域及び前記第4の領域の前記第1の高耐圧用ゲート絶縁膜の上に、又は、前記第3の領域及び前記第4の領域の前記第1の高耐圧用ゲート絶縁膜の一部として、前記上部絶縁膜を形成する工程と、
前記第4の領域の前記上部絶縁膜及び前記第1の高耐圧用ゲート絶縁膜を除去する工程と、
前記第4の領域の前記上部絶縁膜及び前記第1の高耐圧用ゲート絶縁膜を除去する工程の後に、前記第4の領域の前記半導体基板の上に、低電圧用ゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記第3の領域の前記第1の高耐圧用ゲート絶縁膜と前記上部絶縁膜とをゲート絶縁膜として含む高耐圧トランジスタを形成する工程と、
前記第4の領域の前記低電圧用ゲート絶縁膜を含む低電圧トランジスタを形成する工程と、
前記第1の領域の前記上部絶縁膜をゲート絶縁膜として含む第1のトランジスタを形成する工程と、
前記第2の領域の前記下部絶縁膜、前記中間絶縁膜、及び前記上部絶縁膜をゲート絶縁膜として含む第2のトランジスタを形成する工程と
を有する半導体素子の製造方法が提供される。
半導体基板の上に、下部絶縁膜、及び前記下部絶縁膜とは異なる材料を有する中間絶縁膜を順番に形成する工程と、
前記半導体基板の表面の行方向及び列方向に周期的に画定された複数の第1の領域内ならびに第3の領域および第4の領域の前記中間絶縁膜及び前記下部絶縁膜を除去し、前記第1の領域の各々に対応して画定された第2の領域内には、前記中間絶縁膜及び前記下部絶縁膜を残す工程と、
前記半導体基板の表面の第3の領域及び第4の領域の前記半導体基板の上に、第1の高耐圧用ゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の領域の前記半導体基板の上、及び前記第2の領域の前記中間絶縁膜の上に、前記中間絶縁膜とは異なる材料を有する上部絶縁膜を形成するとともに、前記第3の領域及び前記第4の領域の前記第1の高耐圧用ゲート絶縁膜の上に、又は、前記第3の領域及び前記第4の領域の前記第1の高耐圧用ゲート絶縁膜の一部として、前記上部絶縁膜を形成する工程と、
前記第4の領域の前記第1の高耐圧用ゲート絶縁膜及び前記上部絶縁膜を除去する工程と、
前記第4の領域の前記半導体基板の上に、前記第1の高耐圧用ゲート絶縁膜と前記上部絶縁膜との合計の厚さよりも薄い低電圧用ゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記第3の領域の前記第1の高耐圧用ゲート絶縁膜と前記上部絶縁膜とをゲート絶縁膜として含む高耐圧トランジスタを形成する工程と、
前記第4の領域の前記低電圧用ゲート絶縁膜を含む低電圧トランジスタを形成する工程と、
前記第1の領域内の前記上部絶縁膜をゲート絶縁膜として含むセレクトトランジスタ、及び前記第2の領域内の前記下部絶縁膜、前記中間絶縁膜、及び前記上部絶縁膜をゲート絶縁膜として含むメモリセルトランジスタを、前記セレクトトランジスタのソースと前記メモリセルトランジスタのドレインとが共通の不純物拡散領域で構成されるように形成する工程と
を有し、さらに、
同一の列に配置された前記第1の領域内の前記セレクトトランジスタのドレインに接続されたビット線、
同一の行に配置された前記第2の領域内の前記メモリセルトランジスタのゲート電極に接続された第1のワード線、
同一の行に配置された前記第2の領域内の前記メモリセルトランジスタのソースに接続されたソース線、
同一の行に配置された前記第1の領域内の前記セレクトトランジスタのゲート電極に接続された第2のワード線、
前記ビット線に接続され、前記ビット線の電位を制御する列デコーダ、
前記第1のワード線に接続され、前記第1のワード線の電位を制御する電圧印加回路、
前記ソース線に接続され、前記ソース線の電位を制御する第1の行デコーダ、及び
前記第2のワード線に接続され、前記第2のワード線の電位を制御する第2の行デコーダ
を形成する工程を含む半導体メモリの製造方法が提供される。
半導体基板の上に形成された第1の下部絶縁膜、前記第1の下部絶縁膜の上に配置され、前記第1の下部絶縁膜とは異なる材料を有し、膜厚が10nm以下である第1の中間絶縁膜、及び前記第1の中間絶縁膜の上に配置され、前記第1の中間絶縁膜とは異なる材料を有する第1の上部絶縁膜をゲート絶縁膜として含む複数の第1のトランジスタと、
前記半導体基板の上に形成され、前記第1の下部絶縁膜と材料及び厚さが同一の第2の下部絶縁膜、及び前記第1の中間絶縁膜と材料及び厚さが同一の第2の中間絶縁膜をゲート絶縁膜として含み、前記第2の中間絶縁膜にゲート電極が接している複数の第2のトランジスタと
を有し、
前記第1のトランジスタの各々のドレインと、前記第2のトランジスタの各々のソースとが、共通の不純物拡散領域で形成されてメモリセルを構成し、複数のメモリセルが、前記半導体基板の行方向及び列方向に周期的に配置されており、さらに、
同一の列に配置された前記メモリセルの前記第1のトランジスタのドレインに接続されたビット線と、
同一の行に配置された前記第2のトランジスタのゲート電極に接続された第1のワード線と、
同一の行に配置された前記第2のトランジスタのソースに接続されたソース線と、
同一の行に配置された前記第1のトランジスタのゲート電極に接続された第2のワード線と、
前記ビット線に接続され、前記ビット線の電位を制御する列デコーダと、
前記第1のワード線に接続され、前記第1のワード線の電位を制御する電圧印加回路と、
前記ソース線に接続され、前記ソース線の電位を制御する第1の行デコーダと、
前記第2のワード線に接続され、前記第2のワード線の電位を制御する第2の行デコーダと
を含み、
前記第1の行デコーダが、前記第2のトランジスタのゲート絶縁膜と同一の層構造を持つ第3のトランジスタを含み、前記第2の行デコーダが、前記第2のトランジスタのゲート絶縁膜と同一の層構造を持つ第4のトランジスタを含む半導体素子が提供される。
・高耐圧NMOSトランジスタHTrN 10V
・第1の中電圧NMOSトランジスタM1TrN 6V
・第2の中電圧NMOSトランジスタM2TrN 3V
・低電圧NMOSトランジスタLTrN 1.8V
・セレクトトランジスタSTr 3V
・メモリセルトランジスタMTr 5V
このように、メモリセルトランジスタMTr以外に、定格電圧が異なる4種類のトランジスタが形成される。第1の中電圧NMOSトランジスタM1TrN及び第2の中電圧NMOSトランジスタM2TrNのゲート絶縁膜の成膜は、メモリセルトランジスタMTrの下部絶縁膜25及び中間絶縁膜26の成膜と同時に行われる。このため、中電圧用トランジスタに最適な厚さのゲート絶縁膜を形成するための成膜工程を新規に追加する必要がない。
・ドーパント リンイオン(P+)
・加速エネルギ 2MeV
・ドーズ量 2.0×1013cm−2
N型拡散領域17を形成するためのイオン注入は、例えば下記の条件で行われる。
・ドーパント リンイオン(P+)
・加速エネルギ 480keV
・ドーズ量 1.2×1013cm−2
P型ウェル15が、2回のイオン注入により形成される。2回のイオン注入の条件は、下記の通りである。
・ドーパント ボロンイオン(B+)
・加速エネルギ 420keV
・ドーズ量 1.4×1013cm−2
及び、
・ドーパント ボロンイオン(B+)
・加速エネルギ 150keV
・ドーズ量 6.8×1012cm−2
P型ウェル15を形成した後、NMOS用第3の領域HN及びNMOS用第5の領域MN1の表層部に、例えば下記の条件でチャネルドーズを行う。
・ドーパント ボロンイオン(B+)
・加速エネルギ 25keV
・ドーズ量 1.7×1012cm−2
さらに、第1の領域MS及び第2の領域MCを含む活性領域の表層部に、例えば下記の条件でチャネルドーズを行う。
・ドーパント ボロンイオン(B+)
・加速エネルギ 40keV
・ドーズ量 1.5×1013cm−2
PMOS用第3の領域HP及びPMOS用第5の領域MP1にN型ウェル20が配置される。N型ウェル20を形成するためのイオン注入は、例えば下記の条件で行われる。
・ドーパント リンイオン(P+)
・加速エネルギ 480keV
・ドーズ量 1.2×1013cm−2
N型ウェル20を形成した後、同一のマスクを用いて、PMOS用第3の領域HP及びPMOS用第5の領域MP1の表層部に、例えば下記の条件でチャネルドーズを行う。
・ドーパント リンイオン(P+)
・加速エネルギ 60keV
・ドーズ量 1.3×1012cm−2
NMOS用第4の領域LN及びNMOS用第6の領域MN2に、P型ウェル21が配置される。P型ウェル21を形成するためのイオン注入は、例えば下記の条件で行われる。
・ドーパント ボロンイオン(B+)
・加速エネルギ 310keV
・ドーズ量 3.0×1013cm−2
P型ウェル21を形成した後、同一のマスクを用いて、NMOS用第4の領域LN及びNMOS用第6の領域MN2の表層部に、例えば下記の条件でチャネルドーズを行う。
・ドーパント ボロンイオン(B+)
・加速エネルギ 32keV
・ドーズ量 8.5×1012cm−2
PMOS用第4の領域LP及びPMOS用第6の領域MP2に、N型ウェル22が配置される。N型ウェル22を形成するためのイオン注入は、例えば下記の条件で行われる。
・ドーパント リンイオン(P+)
・加速エネルギ 620keV
・ドーズ量 2.8×1013cm−2
N型ウェル22を形成した後、同一のマスクを用いて、PMOS用第4の領域LP及びPMOS用第6の領域MP2の表層部に、例えば下記の条件でチャネルドーズを行う。
・ドーパント 砒素イオン(As+)
・加速エネルギ 180keV
・ドーズ量 3.1×1013cm−2
ウェルの形成、及びチャネルドーズを行った後、犠牲酸化膜12を除去する。犠牲酸化膜12の除去には、例えばフッ酸を用いたウェットエッチングが適用される。
・原料 ジクロルシラン(DCS)
・成長温度 700℃
中間絶縁膜26の表層部を熱酸化することにより、酸窒化シリコンからなる上部絶縁膜27を形成する。上部絶縁膜27の厚さは、例えば5nmである。この酸化により、窒化シリコンからなる中間絶縁膜26が薄くなり、その厚さが6nmになる。上部絶縁膜27の形成には、例えば温度950℃のウェット酸化が適用される。下部絶縁膜25、中間絶縁膜26、及び上部絶縁膜27が、いわゆるONO膜を構成する。
・ドーパント リンイオン(P+)
・加速エネルギ 40keV
・ドーズ量 8.2×1013cm−2
PMOS用第3の領域HPの高耐圧トランジスタ、及びPMOS用第5の領域MP1の第1の中電圧トランジスタのエクステンション部41には、例えば下記の条件でイオン注入が行われる。
・ドーパント ボロンイオン(B+)
・加速エネルギ 15keV
・ドーズ量 8.2×1013cm−2
NMOS用第4の領域LNの低電圧トランジスタ、及びNMOS用第6の領域MN2の第2の中電圧トランジスタのエクステンション部42には、例えば下記の条件でイオン注入が行われる。
・ドーパント 砒素イオン(As+)
・加速エネルギ 10keV
・ドーズ量 5.0×1014cm−2
さらに、NMOS用第4の領域LN、及びNMOS用第6の領域MN2に、下記の条件でポケット注入が行われる。
・ドーパント ボロンイオン(B+)
・加速エネルギ 15keV
・ドーズ量 1.0×1013cm−2
PMOS用第4の領域LPの低電圧トランジスタ、及びPMOS用第6の領域MP2の第2の中電圧トランジスタのエクステンション部43には、例えば下記の条件でイオン注入が行われる。
・ドーパント BF2 +
・加速エネルギ 5keV
・ドーズ量 3.0×1014cm−2
さらに、PMOS用第4の領域LP、及びPMOS用第6の領域MP2に、下記の条件でポケット注入が行われる。
・ドーパント リンイオン(P+)
・加速エネルギ 20keV
・ドーズ量 6.0×1013cm−2
第1の領域MSのセレクトトランジスタ及び第2の領域MCのメモリセルトランジスタのエクステンション部44には、例えば下記の条件でイオン注入が行われる。
・ドーパント 砒素イオン(As+)
・加速エネルギ 20keV
・ドーズ量 6.0×1014cm−2
上述のように、第1の中電圧トランジスタのエクステンション部には、高耐圧トランジスタのエクステンション部と同時にイオン注入が行われる。さらに、第2の中電圧トランジスタのエクステンション部には、低電圧トランジスタのエクステンション部と同時にイオン注入が行われる。これにより、エクステンション部形成のためのイオン注入の工程増を抑制することができる。
・ドーパント リンイオン(P+)
・加速エネルギ 15keV
・ドーズ量 2.0×1015cm−2
PMOS用第3の領域HP内の高耐圧トランジスタ、PMOS用第4の領域LP内の低電圧トランジスタ、PMOS用第5の領域MP1内の第1の中電圧トランジスタ、及びPMOS用第6の領域MP2内の第2の中電圧トランジスタのソース、ドレインの注入条件は、例えば下記の通りである。
・ドーパント ボロンイオン(B+)
・加速エネルギ 5keV
・ドーズ量 2.0×1015cm−2
第1の領域MS内のセレクトトランジスタのゲート電極35Aと、第2の領域MC内のメモリセルトランジスタのゲート電極35Aとの間には、この工程では、ソース及びドレインのイオン注入は行われない。図13Aに示した工程で形成されたエクステンション部44が、ソース及びドレインとして作用する。
実施例2では、上部絶縁膜27の形成にCVDを適用したが、実施例3では、プラズマ酸化を適用する。露出している半導体基板10の表層部がプラズマ酸化されることにより、第1の領域MS、NMOS用第5の領域MN1、PMOS用第5の領域MP1、NMOS用第6の領域MN2、及びPMOS用第6の領域MP2に、上部絶縁膜27が形成される。さらに、中間絶縁膜26の表層部も酸化される。これにより、窒化シリコンからなる中間絶縁膜26の厚さが6nmになり、その上に、酸窒化シリコンからなる上部絶縁膜27が形成される。上部絶縁膜27の厚さは、例えば5nmである。
半導体基板の上に、下部絶縁膜、前記下部絶縁膜とは異なる材料からなる中間絶縁膜、及び前記中間絶縁膜とは異なる材料からなる上部絶縁膜を順番に形成する工程と、
前記半導体基板の表面の第1の領域の前記上部絶縁膜を除去し、第2の領域には、前記上部絶縁膜を残す工程と、
前記第1の領域の前記下部絶縁膜と前記中間絶縁膜とをゲート絶縁膜として含む第1のトランジスタと、前記第2の領域の前記下部絶縁膜、前記中間絶縁膜、及び前記上部絶縁膜をゲート絶縁膜として含む第2のトランジスタとを形成する工程と
を有する半導体素子の製造方法。
前記下部絶縁膜、前記中間絶縁膜、及び前記上部絶縁膜を順番に形成した後、前記第1の領域の前記上部絶縁膜を除去する前に、さらに、
前記半導体基板の表面の第3の領域、及び第4の領域の前記下部絶縁膜、前記中間絶縁膜、及び前記上部絶縁膜を除去する工程と、
前記下部絶縁膜、前記中間絶縁膜、及び前記上部絶縁膜の除去後、前記第3の領域及び前記第4の領域の前記半導体基板の上に、酸化シリコンからなる高耐圧用ゲート絶縁膜を形成する工程と
を有し、
前記第1の領域の前記上部絶縁膜を除去する工程において、前記第4の領域の前記高耐圧用ゲート絶縁膜を、前記第1の領域の前記上部絶縁膜と共に除去し、前記第3の領域には、前記高耐圧用ゲート絶縁膜を残し、
前記第4の領域の前記高耐圧用ゲート絶縁膜を除去した後、さらに、前記半導体基板の表層部を酸化することにより、前記第4の領域に、前記高耐圧用ゲート絶縁膜よりも薄い酸化シリコンからなる低電圧用ゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記第3の領域の前記高耐圧用ゲート絶縁膜を含む高耐圧トランジスタと、前記第4の領域の前記低電圧用ゲート絶縁膜を含む低電圧トランジスタとを形成する工程と
を有する付記1に記載の半導体素子の製造方法。
(a)半導体基板の上に、酸化シリコンからなる下部絶縁膜、窒化シリコンからなる中間絶縁膜、及び酸化シリコンからなる上部絶縁膜を順番に形成する工程と、
(b)前記半導体基板の表面の行方向及び列方向に周期的に画定された複数の第1の領域内の前記上部絶縁膜を除去し、前記第1の領域の各々に対応して画定された第2の領域内には、前記上部絶縁膜を残す工程と、
(c)前記第1の領域内の前記下部絶縁膜と前記中間絶縁膜とをゲート絶縁膜として含むセレクトトランジスタ、及び前記第2の領域内の前記下部絶縁膜、前記中間絶縁膜、及び前記上部絶縁膜をゲート絶縁膜として含むメモリセルトランジスタを、前記セレクトトランジスタのソースと前記メモリセルトランジスタのドレインとが共通の不純物拡散領域で構成されるように形成する工程と
を有する半導体メモリの製造方法。
さらに、
同一の列に配置された前記第1の領域内の前記セレクトトランジスタのドレインに接続されたビット線、
同一の行に配置された前記第2の領域内の前記メモリセルトランジスタのゲート電極に接続された第1のワード線、
同一の行に配置された前記第2の領域内の前記メモリセルトランジスタのソースに接続されたソース線、
同一の行に配置された前記第1の領域内の前記セレクトトランジスタのゲート電極に接続された第2のワード線、
前記ビット線に接続され、前記ビット線の電位を制御する列デコーダ、
前記第1のワード線に接続され、前記第1のワード線の電位を制御する電圧印加回路、
前記ソース線に接続され、前記ソース線の電位を制御する第1の行デコーダ、及び
前記第2のワード線に接続され、前記第2のワード線の電位を制御する第2の行デコーダ
を形成する工程を含み、
前記工程(a)の後、前記工程(b)の前に、前記半導体基板の表面の第3の領域及び第4の領域の前記下部絶縁膜、前記中間絶縁膜、及び前記上部絶縁膜を除去し、前記第1の領域及び前記第2の領域には、前記下部絶縁膜、前記中間絶縁膜、及び前記上部絶縁膜を残す工程と、
前記第3の領域及び前記第4の領域の前記半導体基板の上に、高耐圧用ゲート絶縁膜を形成する工程と
を含み、
前記工程(b)において、前記第1の領域内の前記上部絶縁膜と共に、前記第4の領域内の前記高耐圧用ゲート絶縁膜を除去し、
前記第4の領域内の前記高耐圧用ゲート絶縁膜を除去した後、さらに、前記第4の領域の前記半導体基板の上に、前記高耐圧用ゲート絶縁膜よりも薄い低電圧用ゲート絶縁膜を形成する工程を含み、
前記工程(c)が、前記第3の領域内の前記高耐圧用ゲート絶縁膜をゲート絶縁膜として含む高耐圧トランジスタ、及び前記第4の領域内の前記低電圧用ゲート絶縁膜をゲート絶縁膜として含む低電圧トランジスタを形成する工程を含み、
前記電圧印加回路が、前記高耐圧トランジスタを含み、前記列デコーダが、前記低電圧トランジスタを含む付記3に記載の半導体メモリの製造方法。
前記工程(b)において、前記第1の領域内の前記上部絶縁膜と共に、前記半導体基板の表面の第5の領域及び第6の領域の前記上部絶縁膜を除去し、
前記工程(c)が、前記第5の領域の前記下部絶縁膜及び前記中間絶縁膜をゲート絶縁膜として含む第1の中電圧トランジスタ、及び前記第6の領域の前記下部絶縁膜及び前記中間絶縁膜をゲート絶縁膜として含む第2の中電圧トランジスタを形成する工程を含み、
前記第1の行デコーダが、前記第1の中電圧トランジスタを含み、前記第2の行デコーダが、前記第2の中電圧トランジスタを含む付記4に記載の半導体メモリの製造方法。
前記工程(c)において、前記第1の中電圧トランジスタのエクステンション部と、前記高耐圧トランジスタのエクステンション部とを、同一のイオン注入工程で形成し、前記第2の中電圧トランジスタのエクステンション部と、前記低電圧トランジスタのエクステンション部とを、同一のイオン注入工程で形成する付記5に記載の半導体メモリの製造方法。
(a)半導体基板の上に、下部絶縁膜、及び前記下部絶縁膜とは異なる材料からなる中間絶縁膜を順番に形成する工程と、
(b)前記半導体基板の表面の第1の領域の前記中間絶縁膜及び前記下部絶縁膜を除去し、第2の領域には、前記中間絶縁膜及び前記下部絶縁膜を残す工程と、
(c)前記第1の領域の前記半導体基板の上、及び前記第2の領域の前記中間絶縁膜の上に、前記中間絶縁膜とは異なる材料からなる上部絶縁膜を形成する工程と、
(d)前記第1の領域の前記上部絶縁膜をゲート絶縁膜として含む第1のトランジスタを形成する工程と、
(e)前記第2の領域の前記下部絶縁膜、前記中間絶縁膜、及び前記上部絶縁膜をゲート絶縁膜として含む第2のトランジスタを形成する工程と
を有する半導体素子の製造方法。
前記工程(b)において、第3の領域及び第4の領域の前記中間絶縁膜及び前記下部絶縁膜も除去し、
前記工程(b)と工程(c)との間に、さらに、
前記第1の領域、前記第3の領域、及び前記第4の領域の前記半導体基板の上に、第1の高耐圧用ゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の領域の前記第1の高耐圧用ゲート絶縁膜を除去する工程と
を有し、
前記工程(c)において、前記第3の領域及び前記第4の領域の前記第1の高耐圧用ゲート絶縁膜の上にも、前記上部絶縁膜を形成し、
前記工程(c)の後に、
前記第4の領域の前記上部絶縁膜及び前記第1の高耐圧用ゲート絶縁膜を除去する工程と、
前記第4の領域の前記半導体基板の上に、低電圧用ゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記第3の領域の前記第1の高耐圧用ゲート絶縁膜と前記上部絶縁膜とをゲート絶縁膜として含む高耐圧トランジスタを形成する工程と、
前記第4の領域の前記低電圧用ゲート絶縁膜を含む低電圧トランジスタを形成する工程と
を有する付記7に記載の半導体素子の製造方法。
(a)半導体基板の上に、下部絶縁膜、及び前記下部絶縁膜とは異なる材料からなる中間絶縁膜を順番に形成する工程と、
(b)前記半導体基板の表面の行方向及び列方向に周期的に画定された複数の第1の領域内の前記中間絶縁膜及び前記下部絶縁膜を除去し、前記第1の領域の各々に対応して画定された第2の領域内には、前記中間絶縁膜及び前記下部絶縁膜を残す工程と、
(c)前記第1の領域の前記半導体基板の上、及び前記第2の領域の前記中間絶縁膜の上に、前記中間絶縁膜とは異なる材料からなる上部絶縁膜を形成する工程と、
(d)前記第1の領域内の前記上部絶縁膜をゲート絶縁膜として含むセレクトトランジスタ、及び前記第2の領域内の前記下部絶縁膜、前記中間絶縁膜、及び前記上部絶縁膜をゲート絶縁膜として含むメモリセルトランジスタを、前記セレクトトランジスタのソースと前記メモリセルトランジスタのドレインとが共通の不純物拡散領域で構成されるように形成する工程と
を有する半導体メモリの製造方法。
さらに、
同一の列に配置された前記第1の領域内の前記セレクトトランジスタのドレインに接続されたビット線、
同一の行に配置された前記第2の領域内の前記メモリセルトランジスタのゲート電極に接続された第1のワード線、
同一の行に配置された前記第2の領域内の前記メモリセルトランジスタのソースに接続されたソース線、
同一の行に配置された前記第1の領域内の前記セレクトトランジスタのゲート電極に接続された第2のワード線、
前記ビット線に接続され、前記ビット線の電位を制御する列デコーダ、
前記第1のワード線に接続され、前記第1のワード線の電位を制御する電圧印加回路、
前記ソース線に接続され、前記ソース線の電位を制御する第1の行デコーダ、及び
前記第2のワード線に接続され、前記第2のワード線の電位を制御する第2の行デコーダ
を形成する工程を含み、
前記工程(b)の後、前記工程(c)の前に、前記半導体基板の表面の第3の領域及び第4の領域の前記半導体基板の上に、第1の高耐圧用ゲート絶縁膜を形成する工程を含み、
前記工程(c)において、前記第3の領域及び前記第4の領域の前記第1の高耐圧用ゲート絶縁膜の上にも、前記上部絶縁膜を形成し、
前記工程(c)の後に、
前記第4の領域の前記第1の高耐圧用ゲート絶縁膜及び前記上部絶縁膜を除去する工程と、
前記第4の領域の前記半導体基板の上に、前記第1の高耐圧用ゲート絶縁膜と前記上部絶縁膜との合計の厚さよりも薄い低電圧用ゲート絶縁膜を形成する工程と
を含み、
前記工程(d)が、
前記第3の領域の前記第1の高耐圧用ゲート絶縁膜及び前記上部絶縁膜をゲート絶縁膜として含む高耐圧用トランジスタ、及び前記第4の領域の前記低電圧用ゲート絶縁膜をゲート絶縁膜として含む低電圧用トランジスタを形成する工程を含む付記9に記載の半導体メモリの製造方法。
前記工程(b)において、前記第1の領域内の前記中間絶縁膜及び前記下部絶縁膜と共に、前記半導体基板の表面の第5の領域及び第6の領域の前記中間絶縁膜及び前記下部絶縁膜を除去し、
前記工程(c)において、前記第5の領域及び前記第6の領域の前記半導体基板の上にも、前記上部絶縁膜を形成し、
前記工程(d)が、前記第5の領域内の前記上部絶縁膜をゲート絶縁膜として含む第1の中電圧トランジスタ、及び前記第6の領域内の前記上部絶縁膜をゲート絶縁膜として含む第2の中電圧トランジスタを形成する工程を含み、
前記第1の行デコーダが、前記第1の中電圧トランジスタを含み、前記第2の行デコーダが、前記第2の中電圧トランジスタを含む付記10に記載の半導体メモリの製造方法。
前記工程(d)において、前記第1の中電圧トランジスタのエクステンション部と、前記高耐圧トランジスタのエクステンション部とを、同一のイオン注入工程で形成し、前記第2の中電圧トランジスタのエクステンション部と、前記低電圧トランジスタのエクステンション部とを、同一のイオン注入工程で形成する付記11に記載の半導体メモリの製造方法。
半導体基板の上に形成された第1の下部絶縁膜、前記第1の下部絶縁膜の上に配置され、前記第1の下部絶縁膜とは異なる材料からなる第1の中間絶縁膜、及び前記第1の中間絶縁膜の上に配置され、前記第1の中間絶縁膜とは異なる材料からなる第1の上部絶縁膜をゲート絶縁膜として含む複数の第1のトランジスタと、
前記半導体基板の上に形成され、前記第1の下部絶縁膜と材料及び厚さが同一の第2の下部絶縁膜、及び前記第1の中間絶縁膜と材料及び厚さが同一の第2の中間絶縁膜をゲート絶縁膜として含み、前記第2の中間絶縁膜にゲート電極が接している複数の第2のトランジスタと
を有する半導体素子。
半導体基板の上に形成された第1の下部絶縁膜、前記第1の下部絶縁膜の上に配置され、前記第1の下部絶縁膜とは異なる材料からなる第1の中間絶縁膜、及び前記第1の中間絶縁膜の上に配置され、前記第1の中間絶縁膜とは異なる材料からなる第1の上部絶縁膜をゲート絶縁膜として含む複数の第1のトランジスタと、
前記半導体基板の上に形成され、前記第1の上部絶縁膜から連続し、前記半導体基板に接している第2の上部絶縁膜をゲート絶縁膜として含む複数の第2のトランジスタと
を有する半導体素子。
前記第1のトランジスタの各々のドレインと、前記第2のトランジスタの各々のソースとが、共通の不純物拡散領域で形成されてメモリセルを構成し、複数のメモリセルが、前記半導体基板の行方向及び列方向に周期的に配置されており、
さらに、
同一の列に配置された前記メモリセルの前記第1のトランジスタのドレインに接続されたビット線と、
同一の行に配置された前記第2のトランジスタのゲート電極に接続された第1のワード線と、
同一の行に配置された前記第2のトランジスタのソースに接続されたソース線と、
同一の行に配置された前記第1のトランジスタのゲート電極に接続された第2のワード線と、
前記ビット線に接続され、前記ビット線の電位を制御する列デコーダと、
前記第1のワード線に接続され、前記第1のワード線の電位を制御する電圧印加回路と、
前記ソース線に接続され、前記ソース線の電位を制御する第1の行デコーダと、
前記第2のワード線に接続され、前記第2のワード線の電位を制御する第2の行デコーダと
を含み、
前記第1の行デコーダが、前記第1のトランジスタのゲート絶縁膜と同一の層構造を持つ第3のトランジスタを含み、前記第2の行デコーダが、前記第1のトランジスタのゲート絶縁膜と同一の層構造を持つ第4のトランジスタを含む付記13または14に記載の半導体素子。
11 素子分離絶縁膜
12 犠牲酸化膜
15 P型ウェル
16 埋込N型ウェル
17 N型拡散領域
20 N型ウェル
21 P型ウェル
22 N型ウェル
25 下部絶縁膜
26 中間絶縁膜
27 上部絶縁膜
30 マスクパターン
32 高耐圧用ゲート絶縁膜
33 マスクパターン
34 低電圧用ゲート絶縁膜
35 導電膜
35A ゲート電極
37 マスクパターン
40、41、42、43、44 エクステンション部
45 サイドウォールスペーサ
47、48 ソース及びドレイン
50 金属シリサイド膜
60、61、62 マスクパターン
70 第1のゲート絶縁膜
71 フローティングゲト
72 下部絶縁膜
73 中間絶縁膜
74 上部絶縁膜
75 第2のゲート絶縁膜
76 コントロールゲート
MS 第1の領域
MC 第2の領域
HN NMOS用第3の領域
HP PMOS用第3の領域
LN NMOS用第4の領域
LP PMOS用第4の領域
MN1 NMOS用第5の領域
MP1 PMOS用第5の領域
MN2 NMOS用第6の領域
MP2 PMOS用第6の領域
HTrN 高耐圧NMOSトランジスタ
HTrP 高耐圧PMOSトランジスタ
LTrN 低電圧NMOSトランジスタ
LTrP 低電圧PMOSトランジスタ
M1TrN 第1の中電圧NMOSトランジスタ
M1TrP 第1の中電圧PMOSトランジスタ
M2TrN 第2の中電圧NMOSトランジスタ
M2TrP 第2の中電圧PMOSトランジスタ
Claims (5)
- 半導体基板の上に、下部絶縁膜、前記下部絶縁膜とは異なる材料を有し、膜厚が10nm以下である中間絶縁膜、及び前記中間絶縁膜とは異なる材料を有する上部絶縁膜を順番に形成する工程と、
前記半導体基板の表面の第1の領域の前記上部絶縁膜を除去し、第2の領域には、前記上部絶縁膜を残す工程と、
前記第1の領域の前記下部絶縁膜と前記中間絶縁膜とをゲート絶縁膜として含む第1のトランジスタと、前記第2の領域の前記下部絶縁膜、前記中間絶縁膜、及び前記上部絶縁膜をゲート絶縁膜として含む第2のトランジスタとを形成する工程と
を有する半導体素子の製造方法。 - 半導体基板の上に、酸化シリコンを有する下部絶縁膜、窒化シリコンを有し、膜厚が10nm以下である中間絶縁膜、及び酸化シリコンを有する上部絶縁膜を順番に形成する工程と、
前記半導体基板の表面の行方向及び列方向に周期的に画定された複数の第1の領域内の前記上部絶縁膜を除去し、前記第1の領域の各々に対応して画定された第2の領域内には、前記上部絶縁膜を残す工程と、
前記第1の領域内の前記下部絶縁膜と前記中間絶縁膜とをゲート絶縁膜として含むセレクトトランジスタ、及び前記第2の領域内の前記下部絶縁膜、前記中間絶縁膜、及び前記上部絶縁膜をゲート絶縁膜として含むメモリセルトランジスタを、前記セレクトトランジスタのソースと前記メモリセルトランジスタのドレインとが共通の不純物拡散領域で構成されるように形成する工程と
を有する半導体メモリの製造方法。 - 半導体基板の上に、下部絶縁膜、及び前記下部絶縁膜とは異なる材料を有する中間絶縁膜を順番に形成する工程と、
前記半導体基板の表面の第1の領域、第3の領域及び第4の領域の前記中間絶縁膜及び前記下部絶縁膜を除去し、第2の領域には、前記中間絶縁膜及び前記下部絶縁膜を残す工程と、
前記第1の領域、前記第3の領域、及び前記第4の領域の前記半導体基板の上に、第1の高耐圧用ゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の領域の前記第1の高耐圧用ゲート絶縁膜を除去する工程と
前記第1の領域の前記第1の高耐圧用ゲート絶縁膜を除去する工程の後に、前記第1の領域の前記半導体基板の上、及び前記第2の領域の前記中間絶縁膜の上に、前記中間絶縁膜とは異なる材料を有する上部絶縁膜を形成するとともに、前記第3の領域及び前記第4の領域の前記第1の高耐圧用ゲート絶縁膜の上に、又は、前記第3の領域及び前記第4の領域の前記第1の高耐圧用ゲート絶縁膜の一部として、前記上部絶縁膜を形成する工程と、
前記第4の領域の前記上部絶縁膜及び前記第1の高耐圧用ゲート絶縁膜を除去する工程と、
前記第4の領域の前記上部絶縁膜及び前記第1の高耐圧用ゲート絶縁膜を除去する工程の後に、前記第4の領域の前記半導体基板の上に、低電圧用ゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記第3の領域の前記第1の高耐圧用ゲート絶縁膜と前記上部絶縁膜とをゲート絶縁膜として含む高耐圧トランジスタを形成する工程と、
前記第4の領域の前記低電圧用ゲート絶縁膜を含む低電圧トランジスタを形成する工程と、
前記第1の領域の前記上部絶縁膜をゲート絶縁膜として含む第1のトランジスタを形成する工程と、
前記第2の領域の前記下部絶縁膜、前記中間絶縁膜、及び前記上部絶縁膜をゲート絶縁膜として含む第2のトランジスタを形成する工程と
を有する半導体素子の製造方法。 - 半導体基板の上に、下部絶縁膜、及び前記下部絶縁膜とは異なる材料を有する中間絶縁膜を順番に形成する工程と、
前記半導体基板の表面の行方向及び列方向に周期的に画定された複数の第1の領域内ならびに第3の領域および第4の領域の前記中間絶縁膜及び前記下部絶縁膜を除去し、前記第1の領域の各々に対応して画定された第2の領域内には、前記中間絶縁膜及び前記下部絶縁膜を残す工程と、
前記半導体基板の表面の第3の領域及び第4の領域の前記半導体基板の上に、第1の高耐圧用ゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の領域の前記半導体基板の上、及び前記第2の領域の前記中間絶縁膜の上に、前記中間絶縁膜とは異なる材料を有する上部絶縁膜を形成するとともに、前記第3の領域及び前記第4の領域の前記第1の高耐圧用ゲート絶縁膜の上に、又は、前記第3の領域及び前記第4の領域の前記第1の高耐圧用ゲート絶縁膜の一部として、前記上部絶縁膜を形成する工程と、
前記第4の領域の前記第1の高耐圧用ゲート絶縁膜及び前記上部絶縁膜を除去する工程と、
前記第4の領域の前記半導体基板の上に、前記第1の高耐圧用ゲート絶縁膜と前記上部絶縁膜との合計の厚さよりも薄い低電圧用ゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記第3の領域の前記第1の高耐圧用ゲート絶縁膜と前記上部絶縁膜とをゲート絶縁膜として含む高耐圧トランジスタを形成する工程と、
前記第4の領域の前記低電圧用ゲート絶縁膜を含む低電圧トランジスタを形成する工程と、
前記第1の領域内の前記上部絶縁膜をゲート絶縁膜として含むセレクトトランジスタ、及び前記第2の領域内の前記下部絶縁膜、前記中間絶縁膜、及び前記上部絶縁膜をゲート絶縁膜として含むメモリセルトランジスタを、前記セレクトトランジスタのソースと前記メモリセルトランジスタのドレインとが共通の不純物拡散領域で構成されるように形成する工程と
を有し、さらに、
同一の列に配置された前記第1の領域内の前記セレクトトランジスタのドレインに接続されたビット線、
同一の行に配置された前記第2の領域内の前記メモリセルトランジスタのゲート電極に接続された第1のワード線、
同一の行に配置された前記第2の領域内の前記メモリセルトランジスタのソースに接続されたソース線、
同一の行に配置された前記第1の領域内の前記セレクトトランジスタのゲート電極に接続された第2のワード線、
前記ビット線に接続され、前記ビット線の電位を制御する列デコーダ、
前記第1のワード線に接続され、前記第1のワード線の電位を制御する電圧印加回路、
前記ソース線に接続され、前記ソース線の電位を制御する第1の行デコーダ、及び
前記第2のワード線に接続され、前記第2のワード線の電位を制御する第2の行デコーダ
を形成する工程を含む半導体メモリの製造方法。 - 半導体基板の上に形成された第1の下部絶縁膜、前記第1の下部絶縁膜の上に配置され、前記第1の下部絶縁膜とは異なる材料を有し、膜厚が10nm以下である第1の中間絶縁膜、及び前記第1の中間絶縁膜の上に配置され、前記第1の中間絶縁膜とは異なる材料を有する第1の上部絶縁膜をゲート絶縁膜として含む複数の第1のトランジスタと、
前記半導体基板の上に形成され、前記第1の下部絶縁膜と材料及び厚さが同一の第2の下部絶縁膜、及び前記第1の中間絶縁膜と材料及び厚さが同一の第2の中間絶縁膜をゲート絶縁膜として含み、前記第2の中間絶縁膜にゲート電極が接している複数の第2のトランジスタと
を有し、
前記第1のトランジスタの各々のドレインと、前記第2のトランジスタの各々のソースとが、共通の不純物拡散領域で形成されてメモリセルを構成し、複数のメモリセルが、前記半導体基板の行方向及び列方向に周期的に配置されており、さらに、
同一の列に配置された前記メモリセルの前記第1のトランジスタのドレインに接続されたビット線と、
同一の行に配置された前記第2のトランジスタのゲート電極に接続された第1のワード線と、
同一の行に配置された前記第2のトランジスタのソースに接続されたソース線と、
同一の行に配置された前記第1のトランジスタのゲート電極に接続された第2のワード線と、
前記ビット線に接続され、前記ビット線の電位を制御する列デコーダと、
前記第1のワード線に接続され、前記第1のワード線の電位を制御する電圧印加回路と、
前記ソース線に接続され、前記ソース線の電位を制御する第1の行デコーダと、
前記第2のワード線に接続され、前記第2のワード線の電位を制御する第2の行デコーダと
を含み、
前記第1の行デコーダが、前記第2のトランジスタのゲート絶縁膜と同一の層構造を持つ第3のトランジスタを含み、前記第2の行デコーダが、前記第2のトランジスタのゲート絶縁膜と同一の層構造を持つ第4のトランジスタを含む半導体素子。
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