JP6194684B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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なお、添付図面は、部分的に拡大して示している場合があり、寸法,比率などは実際と異なる場合がある。また、断面図では、各部材の断面構造を分かりやすくするために、ハッチングを省略している。
図2に示すように、半導体基板11の所定領域に素子分離領域22が形成されている。素子分離領域22は、例えばSTI(Shallow Trench Isolation)である。半導体基板11は、素子分離領域22により半導体基板11のP型ウェル領域23に活性領域が区画される。活性領域にトランジスタQ1が形成されている。活性領域において、ウェル領域23には、エクステンション領域24、ポケット25、拡散領域26が形成されている。拡散領域26の表面には、シリサイド27が形成されている。シリサイド27は、例えばコバルトシリサイド(CoSi2)である。P型ウェル領域23のチャネル上には、ゲート絶縁膜28が形成されている。ゲート絶縁膜28は、例えば酸化膜(ゲート酸化膜:GOX)である。そのゲート絶縁膜28の上にはゲート電極29が形成されている。ゲート電極29は例えばポリシリコンである。ゲート絶縁膜28及びゲート電極29の両側にはサイドウォール30,31が形成されている。1層目のサイドウォール30は例えばシリコン窒化膜(Si3N4)である。2層目のサイドウォール31は、シリコン酸化膜(SiO2)である。
図2に示すように、半導体基板11のP型ウェル領域41には拡散領域42が形成されている。P型ウェル領域41のチャネル上には、第1のゲート絶縁膜43が形成されている。第1のゲート絶縁膜43は、例えばトンネル酸化膜(TN−OX)である。第1のゲート絶縁膜43の上には、ゲート電極44が形成されている。ゲート電極44は、フローティングゲート45、第2のゲート絶縁膜46、コントロールゲート47を含む。第1のゲート絶縁膜43の上にフローティングゲート45が形成されている。フローティングゲート45は、例えば所定の濃度の導電不純物(例えば隣(P))を含有するアモルファスシリコン膜(ドープトアモルファスシリコン膜:DASi膜)である。フローティングゲート45の上には第2のゲート絶縁膜46が形成されている。第2のゲート絶縁膜46は、例えばONO膜(シリコン酸化膜、窒化膜、シリコン酸化膜)である。第2のゲート絶縁膜46の上にはコントロールゲート47が形成されている。コントロールゲート47は、例えばポリシリコン膜である。ゲート電極44の両側には、サイドウォール48,49が形成されている。1層目のサイドウォール48は例えばシリコン酸化膜(SiO2)である。2層目のサイドウォール49は例えばシリコン窒化膜(Si3N4)である。
先ず、図3(a)に示す構造を形成するまでの工程を説明する。
なお、以下の説明において、上記の製造方法における部材と同じ部材については同じ符号を付す。また、同じ部材について、説明の一部または全てを省略することがある。
図9(a)に示すように、ロジック部において、半導体基板11の上に、絶縁膜104、第2の導電膜105、反射防止膜106を形成する。また、メモリセル部において、半導体基板11の上に、第1の絶縁膜101、第1の導電膜102、第2の絶縁膜103、第2の導電膜105、反射防止膜106を形成する。次に、反射防止膜106を覆うフォトレジスト膜を例えばスピンコート法により形成する。そして、例えばフォトリソグラフィ法によりフォトレジスト膜をパターニングし、メモリセル部のゲート電極形成領域を覆うフォトレジスト膜110bと、ロジック部のトランジスタのゲート電極形成領域を覆うフォトレジスト膜110aを形成する。次いで、フォトレジスト膜110a,110bをマスクとして、例えば異方性エッチングにより、反射防止膜106、第2の導電膜105をパターニングし、フォトレジスト膜110a,110bを除去する。このパターニングにより、図9(b)に示すように、ロジック部のゲート電極29と、メモリセル部のコントロールゲート47を形成する。
先ず、図12(a)に示すように、Nウェル201a上のゲート絶縁膜202a及びゲート電極203aと、Pウェル201b上のゲート絶縁膜202b及びゲート電極203bを形成する。ゲート電極203a,203bの上には反射防止膜204a,204bが積層されている。そして、半導体基板11を覆う絶縁膜205を例えばCVD法により成膜する。絶縁膜205は、例えばシリコン窒化膜(Si3N4)である。次に、絶縁膜205をドライエッチング(例えば反応性イオンエッチング(RIE:Reactive Ion Etching)法)により垂直方向にエッチングする。
(1)半導体基板11の上において、ロジック部にはトランジスタのゲート絶縁膜28とゲート電極29が形成され、メモリセル部には第1のゲート絶縁膜43とゲート電極44が形成されている。半導体基板11のロジック部を覆う保護膜112が選択的に形成されている。保護膜112は、ロジック部のトランジスタのゲート絶縁膜28とゲート電極29を覆うように形成されている。そして、メモリセル部の第1のゲート絶縁膜43とゲート電極44は保護膜112から露出している。半導体基板11の表面を熱酸化することにより、メモリセル部にスクリーン酸化膜114が形成される。
尚、上記各実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記実施形態では、熱処理(熱酸化)によりスクリーン酸化膜114を形成したが、他の酸化法、例えばラジカル酸化法により、酸化膜を形成してもよい。
22,23 ロジック部
24 メモリ部
28 ゲート絶縁膜
29 ゲート電極
43 第1のゲート絶縁膜
44 ゲート電極
45 フローティングゲート
46 第2のゲート絶縁膜
47 コントロールゲート
106,106a,106b 反射防止膜
112 保護膜
Q1 トランジスタ
MC メモリセル(不揮発性メモリ)
Claims (4)
- 半導体基板上に、トランジスタのゲート絶縁膜及びゲート電極と、不揮発性メモリのコントロールゲート,フローティングゲート,前記半導体基板と前記フローティングゲートの間の第1のゲート絶縁膜,及び前記フローティングゲートと前記コントロールゲートの間の第2のゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記トランジスタの前記ゲート絶縁膜及び前記ゲート電極を被覆し、シリコン酸化膜よりも耐酸化性が高く、且つシリコン酸化膜よりもフッ酸を含むエッチング液に対するエッチングレートが高い保護膜を形成する工程と、
前記半導体基板を熱処理し、前記不揮発性メモリの前記第1のゲート絶縁膜並びに前記第2のゲート絶縁膜及び前記コントロールゲート並びに前記フローティングゲートの側面に酸化膜を形成する工程と、
フッ酸を含むエッチング液を用いたウェットエッチングにより、前記保護膜を除去する工程と、を有し、
前記保護膜は、0.9よりも低い消衰係数を有するシリコン窒化膜である、半導体装置の製造方法。 - 半導体基板上に、トランジスタのゲート絶縁膜及びゲート電極と、不揮発性メモリのコントロールゲート,フローティングゲート,前記半導体基板と前記フローティングゲートの間の第1のゲート絶縁膜,及び前記フローティングゲートと前記コントロールゲートの間の第2のゲート絶縁膜を形成する工程は、
前記半導体基板上に第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の絶縁膜上に第1の導電膜を形成する工程と、
前記第1の導電膜上に第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記トランジスタを形成する領域の前記第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜と前記第1の導電膜を除去する工程と、
前記トランジスタを形成する領域に第3の絶縁膜を形成する工程と、
前記半導体基板の全面に第2の導電膜を形成する工程と、
前記第2の導電膜上に反射防止膜を形成する工程と、
前記第2の導電膜と前記第3の絶縁膜と前記反射防止膜をパターニングし、前記トランジスタの前記ゲート絶縁膜及び前記ゲート電極と、前記不揮発性メモリの前記コントロールゲートを形成する工程と、
パターニングした前記反射防止膜をマスクとして前記第1の絶縁膜,前記第2の絶縁膜,前記第1の導電膜をパターニングし、前記不揮発性メモリの前記フローティングゲート、前記第1のゲート絶縁膜、前記第2のゲート絶縁膜を形成する工程と、を有する、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記保護膜を形成する工程は、
前記半導体基板を被覆する前記保護膜を形成する工程と、
前記トランジスタに対応する領域の前記保護膜を被覆し、前記不揮発性メモリに対応する領域の前記保護膜を露出するレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜をマスクとして、フッ酸を含むエッチング液を用いたウェットエッチングにより、前記保護膜を除去する工程と、を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記保護膜は、シリコン含有量が理論値に対して相対的に多いシリコン窒化膜であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
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