JPH02125668A - 集積メモリセルの製造法 - Google Patents
集積メモリセルの製造法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
法は、メモリ殊に不揮発性EPROM型メモリ即ち紫外
線照射により消去可能で電気的にプログラミングするこ
とが可能なメモリ、又はEEPROM型メモリ即ち電気
的に消去・プログラミング共に可能なメモリを具備する
MO3集積回路の製造に適用される。集積メモリは、電
気的に接続した幾つかのメモリ点から成るメモリセルと
呼ばれる実際の記憶部分と、このメモリ点を制御する周
辺回路とを具備する集積回路である。
る。
m技術による、最小のテープと間隔との寸法が1.2μ
mである20〜25μm2の表面積を持っている。従っ
て、メモリの表面積はリトグラフの基本正方形の面積(
1200x 1200 nm”) (7)約14〜17
倍である。
時だけ電気的にプログラミング出来て、紫外線照射によ
り消去可能なメモリセルを示す斜視略図である。
コン半導体基板8中に形成されるソース4、チャネル5
、ドレーン6を具備するトランジスタで形成し、ソース
とドレーンとは基板とは逆の導電性を持っている。
縁体10を備え、その上に一般に燐をドープした単結晶
シリコンから作った第1グリツド12、第2グリツド1
4を積層する。これら2つのグリッドは一般に酸化シリ
コンの薄い絶縁層16で分離する。
メモリ点の制御グリッドである。
の局部表面酸化により形成されたフィールド酸化物18
によって他のメモリ点及び該メモリ点の周辺制御回路か
ら電気的に絶縁する。
ンの電気的接触孔を形成した、通常酸化シリコンで出来
た厚い絶縁層22で覆われる。種々のメモリ点及び周辺
制御回路の両方或はその一方のソースとドレーンとの間
の電気的接続は、絶縁層22に蒸着し、適当にエツチン
グをした、一般にアルミニウムで出来た導電層26によ
り確保する。
制御グリッド14として同時に、また同じ多結晶シリコ
ン層中で画定される。
幾つかの技術的課題に遭遇した。
の寸法を小さ(する方法を見出すべく研究を重ねている
が、今までのところ、一般に現在の公知のメモリで、こ
の課題を解決しようとする努力はメモリセルの寸法の縮
小を制限する2つの因子にだけ集中されている。
8との間のオーバラップ即ち重ね合わせである。メモリ
点を構成する種々の層及びこれら種々の層をエツチング
するのに必要なリトグラフマスクを重ね合わせる際の精
度が不良なために、フィールド酸化物18の上の浮動グ
リッド12のオーバーフロー即ちはみだしxl及び浮動
グリッド12に対するフィールド酸化物18のはみだし
Ylが必要である。これらのはみだしはそれぞれメモリ
セルの語線(即ちグリッド接続線)のX方向及びこれに
垂直なメモリ点のチャネルのY方向にある。
ちメモリ点のドレーンの接触孔の回りに絶縁用ガードを
設ける必要があることである。ドレーン接点とフィール
ド酸化物18との間にX方向に1つの絶縁ガードX2が
設けられ、ドレーン接点とグリッド12.14の間にY
方向にもう1つの絶縁ガードY2が設けられる。
せ、殊にリトグラフのマスクの重ね合わせについては、
何ら縮小に比例した精度の向上が伴わないので、上述の
制限因子はメモリの集積度を増すにつれて益々厳しくな
ることが判る。
回りの絶縁ガードとの両方或はその一方との間の重なり
合いを避けるために、自動心土し或は自動位置決めが出
来るようメモリセルの製造法を改良する研究が行なわれ
ている。
1図にPで示す小さな点を持っているということである
。これらの点はグリッド及び共重合体の不導体16の最
端エツジで形成された角度のレベルにある。
平らな形状に近い構造の方が好ましい場合にも、大きな
凹凸を呈するという点である。
モリ点の2つの浮動グリッド間の距離X’3を短(して
メモリの寸法を縮小することによりメモリの集積度を上
げるメモリセル製造法を提供することを目的とする。こ
の距離X’3は、また制御ラインにより修正された語線
の方向にとったものである。
トリックスを具備し、各メモリ点はドレーン、ソース、
浮動グリッドを具備し、各メモリ点の浮動グリッドは横
方向に離れ、他の1つ又は2つの浮動グリッドから第1
の方向に沿って絶縁され、該第1方向に沿った浮動グリ
ッドの横方向の絶縁を行なう工程と、これに続(実際の
浮動グノッドを形成する工程とから成ることを主な特徴
とする、半導体基板上の集積メモリセルの製造法を提供
することにある。
つのグリッドモチーフの中の1つを具備し、マスクのモ
チーフはピッチを持ち、2つの浮動グリッドの間の間隔
の2つ分の長さX3だけ増加した2つ分の浮動グリッド
長さLoに相当する、浮動グリッドの長さを規定する該
エツチングマスクを使用することから成っている。
し、続いて2つのグリッドモチーフの中の1つを持つマ
スクによりこの犠牲層をエツチングし、続いて絶縁層を
蒸着して、所望の幅X3の1μm以下の幅のスペーサを
形成するように該不導体をエツチングし、最後にはその
犠牲層を除去する工程を含む。
化層により分離された活性帯を基板中に形成し、 基板を保護する材料層を形成し、 該保護層を介するイオン打込みによりチャネル領域のド
ーピングを行なう工程と、 b)次に、 犠牲層を蒸着し、 所望のモチーフを得るように該犠牲層をエツチングし、 薄い絶縁層を蒸着して、 エツチングした犠牲層のモチーフの横方向のエツジに対
するスペーサを形成するよう前記不導体にエツチングを
施し、 前記犠牲層のモチーフを除去し、 グリッド絶縁体を形成するように絶縁材料の薄層を形成
する ことにより横方向の絶縁を実現する工程と、(c)蒸着
及びエツチングにより浮動グリッドを形成する工程と、 d 蒸着、マスキング及びエツチングにより制御グリッ
ドを形成する工程と、 e ソース及びドレーンを形成する工程と、f 接点を
形成する工程と、 g 接続配線を行なう工程。
形成は次の連続する小工程で行なわれる。
樹脂層と多結晶シリコンとをエツチングして多結晶シリ
コンを露出させ、多結晶シリコンの第1層にドーピング
を施す。
料の薄層は基板を形成するシリコンの酸化により得られ
る酸化シリコン層である。
るのに使用される窒化物マスクで構成される。
着される。
は、酸素プラズマにより全ての残留樹脂を除去する最終
工程を含んでいる。
ングは該多結晶シリコン層の蒸着の直後に行われる。
は次の連続する小工程により行なわれる。
第2層にエツチングを施し、 スペーサを形成する絶縁層及びグリッド間絶縁層が前記
第2多結晶シリコン層と重ならない区域で該絶縁層及び
グリッド間絶縁層に部分エツチングを行い、 第2多結晶シリコン層と重ならない区域で、前記グリッ
ド間絶縁層に対して第1多結晶シリコン層を選択的にエ
ツチングする。
ながら、決して限定的ではない次の説明を読めば更に明
らかになるであろう。
セルの斜視略図、第2図は本発明によるEPROMメモ
リセルの斜視略図であって、第3図〜第10図は本発明
による製造法の連続する中間工程を示す。第11図、第
12図は、それぞれ従来技術、本発明の製造法による浮
動グリッド形成用エツチングマスクを極めて簡略化した
方法で示す略図である。
Mメモリセルきる。簡単にするために、ここではEPR
OMメモリセルだけについて説明する。このEPROM
メモリセルは、p型車結晶シリコン基板上に形成したチ
ャネルN上のメモリ点から形成される。本発明は、どの
ような半導体基板上に形成された、どのようなタイプの
浮動グリッドにも適用できるという点で遥かに広い一般
的な適用範囲を持っている。
示すEPROMメモリセルは、メモリ点のマトリックス
を具備し、このマトリックスは、それぞれソース4と、
p型巣結晶シリコン基板8上に形成されたn゛型トドレ
ーン、ソース、ドレーン間に設けられた積層材料とを具
備するトランジスタから形成される。これらの積層材料
は、第1に前記基板8、次いで酸化シリコンの第1の絶
縁体34、燐をドープした多結晶シリコンで出来た浮動
グリッド350、積層された3種の不導体材料SiO□
、5L3N4、SiO2から形成された第2の絶縁体3
7及び燐をドープした多結晶シリコン制御グリッド38
から形成される。これらの積層厚は普通600〜700
nmである。
18を設ける。これらの絶縁物に対しては、必ず基板に
p°型トド−ピング行なう。
りも小さくなる。このX方向のグリッドの絶縁は、実際
の浮動グリッドを形成する前に、本発明の製造法によっ
て形成される。
ツチングマスクを使用する。このマスクは、距Jffl
X’3 (第11図)が加算されるグリッドの長さに
相当する任意のピッチのモチーフを持っている。実際の
グリッドを形成する前に、本発明による浮動グリッドの
絶縁物の形成によって、従来技術において浮動グリッド
を形成するのに使われるピッチより大きいピッチのモチ
ーフを持ったエツチングマスクを使用する。第11図は
従来技術によるエツチングマスクのグリッドモチーフG
’l、G’2を示す略図である。これらのモチーフは、
それぞれグリッドG1.G2およびG2、G3を隔てる
長さX3の間隔だけ増加したグリッドGlの長さし及び
第2のグリッドG2の長さL゛に相当するピッチを持っ
ている。本発明による集積メモリセル製造の全ての工程
を、軸BHに沿った断面図である第3図〜第1O図を参
照しながら説明する。
シリコン層である犠牲層31を蒸着し、次いで該犠牲層
31に上に定義したマスクによってエツチングを行い、
次いでこのエツチングした多結晶シリコン31の層の上
に絶縁層32を蒸着し、最後に所望の厚さx3を持つス
ペーサ320を形成するように絶縁層32と多結晶シリ
コン31とにエツチングを行なう各小工程から成る。該
スペーサ320は、多結晶シリコン層31のモチーフ3
10の横方向のフランクに対して蒸着した絶縁層32か
ら形成される。
体がエッチ可能な前記基板について選択的に且つ異方的
にエッチされて、後に完全に除去される層である。
遂行出来るような材料が選ばれる。
記犠牲層31を多結晶シリコンにより形成する理由であ
る。
。
形成され、この活性帯は記憶点を絶縁するのに使うフィ
ールド酸化物18を形成する厚い酸化物によって分離さ
れる。フィールド酸化物は窒化シリコンのマスクを介し
て基板を部分酸化することにより形成する。
を保護するのに使用しく例えば、酸化シリコンSiO3
の層)、或は窒化シリコンマスクを使用する。イオン打
込みによりチャネル領域にドーピングを行なう。
の犠牲層31を蒸着し、第4図に示すようなモチーフ3
10を得るように、この層31を予め規定し、第11図
について説明したマスクからエツチングを行なう。
300nmの酸化シリコン(SiO□)により、化学蒸
着(CVD )技術によって形成する。
フルプレートエツチング(即ちマスクなしのエツチング
)を前記絶縁層32に施す。このエツチングは、フルオ
ロホルム(トリフルオルメタン、CHF5)プラズマを
使い、絶縁層32の全厚さに亙って行なう。これによっ
て多結晶シリコンの犠牲層のモチーフ310のフランク
の上にだけ酸化シリコンを残すことが出来る。
)溶液を使って、プラズマエツチングにより除去する
。このようにして、第6図に示すような厚さX3のスペ
ーサ320を得る。
酸化物34は従来技術と同様、熱酸化によって形成する
。
又はLPCVD (化学熱着)法によって蒸着し、引
き続きメモリ点の浮動グリッドを前記多結晶シリコン層
35中に形成する。
35のレリーフを拭い去る光導電樹脂層36を蒸着する
。プレーナ化層として知られるこの樹脂層36の厚さは
約1400 nmである。該樹脂層36の蒸着の次には
、この層36に適当な張力を与えるために、例えば、温
度約250℃で30分間加熱する熱処理を行う。
出するまで、樹脂層36及び多結晶シリコン層35に対
して同時に、樹脂層36、多結晶シリコン層35及び酸
化物350に対して等しいエツチング速度でエツチング
を行い、スペーサ320の残存高さはほぼストリップ3
50の高さに近くなる。
合物の溶液を使って反応イオンエツチング法により、例
えば異方的に行なう。弗素化合物は多結晶シリコンを、
酸素は樹脂をエツチングするのに使われる。
って、残留樹脂は全て除去出来る。
OCl2の拡散によって行なうことが出来る。
リコン層35の樹脂36に同じ速度で行われるエツチン
グの後で同様に行うことが出来る。次に、絶縁層37(
グリッド間層)が形成され、この層は、例えば、酸化シ
リコンである。また、例えば、酸化シリコン1層、窒化
シリコン1層、酸化シリコン1層の3層型の絶縁も実現
出来る。この場合、第1の酸化シリコン層、間の窒化シ
リコン層、最後の酸化シリコン層の厚さはそれぞれ25
.15.5層mとなる。
晶シリコン層38を絶縁体37に蒸着し、引き続いて第
2グリッド即ち制御グリッドを形成する。
学蒸着)技術によっても得られ、厚さは400 nmで
ある。これらの制御グリッド(語線に対応する)を得る
ために、前記多結晶シリコン層38は制御グリッドの幅
(Y軸方向の)を規定するモチーフを持ったマスクから
エツチングが行なわれる。
だけが規定される。スペーサ320が存在するために、
ストリップ350をY方向に得ることが出来る。
結晶シリコン層38がオーバラップしない領域において
、浮動グリッドの幅を規定するために、多結晶シリコン
層38から得たモチーフ350にエツチングが行われる
。これを行なうためには、先ず第1に、多結晶シリコン
層38で保護されていないこれらの領域で、スペーサ3
20及びグリッド間絶縁体37にエツチングを行う。実
際には、スペーサを200 nm以上の幅に形成する酸
化シリコン320に部分エツチングを施す。このエツチ
ングは、多結晶シリコンに異方的、選択的に、CHF3
或はCF、を溶液の形で使った反応イオン型エツチング
により行う。次に、酸化シリコン320について、多結
晶シリコンを選択的にエツチングする。このエツチング
は、溶液の形の6弗化硫黄(SF6)に50%HCLを
加えたものを使って反応イオン型エツチングにより、異
方的に行う。部分エツチングをスペーサ320に施すの
で、残った酸化シリコンは、多結晶シリコン350のエ
ツチングの開基板8を保護する。残存酸化シリコンの薄
い層はイオン打込みを妨害しない。
グを行い、次いで、第10図に示すように、全メモリセ
ルな覆う絶縁体39を蒸着する。第2図でキ(するよう
に、メモリセル間の接触と接続とを従来の手段で行なっ
てこの製造法を完了する。
のギャップを持ったメモリセルが形成可能である。
た凹凸を抑えることによって、構造の平坦度を著しく改
善することが出来る。
動グリッドのエツジは、本発明による製造法で得られる
この新しい構造にはもはや存在し7ないので、前記の小
さい点Pを抑えることも出来る。
動グリッドとの間の接合面は本発明の製造法によって増
加する。
ける連続的な中間工程を示す図、第11図は極めて簡略
化した方法で従来技術により浮動グリッドを形成するエ
ツチングマスクを示す略図、第12図は極めて簡略化し
た方法で1μm以下の幅のスペーサを形成するため、本
発明による製造法で使用するエツチングマスクを示す。 4・・・ソース、 5・・・チャネル、6・
・・ドレーン、 8・・・単結晶シリコン半導体基板、 10・・・グリッド絶縁体、 12・・・第1グリツド(浮動グリッド)、14、35
0 ・・・第2グリツド(制御グリッド)16、22.
32・・・絶縁層、 18・・・フィールド酸化物、 24・・・電気的接触孔、 26・・・導電層、31
・・・犠牲層、 34.37・・・絶縁体、35・
・・多結晶シリコン層、 36・・・光導電性樹脂層、 38・・・多結晶シリコン制御グリッド、310 ・
・・モチーフ、 320 ・・・スペーサ(酸化シリコン)、350
・・・ストリップ、 Gl、 G2. G3・ ・ ・グリッド、G’l
G’2 ・・・グリッドモチーフ、Xi、 Yl・・
・はみだしくオーバーフロー)、X2. Y2・・・絶
縁ガード。 Oつ 一? L【〕 Cフ 手 続 補 正 書 (方 式)平成元年
11月 特許片長′ぼ 吉1)突栓 殿 1 事件の表示 平成元年特許願第179195号 2 発明の名称 集積メモリセルの製造法 3 補正をする者 事件との関係 特許出願人 名称 コミノサリア ア レネルジイ ・1 化1里 メ、 アトミック 6 補正の対象 図面 7 補正の内容
Claims (10)
- (1)相互に電気的に絶縁したメモリ点のマトリックス
を持ち、各メモリ点はソース、ドレーン、浮動グリッド
、制御グリッド及び浮動グリッドの下にあるチャネルを
有し、ソースとドレーンとは浮動グリッドの両側に位置
し、浮動グリッドは横方向に離れていて、他の1つ又は
2つの浮動グリッドから第1の方向に沿って絶縁されて
いる、半導体基板上のEPROM型又はEEPROM型
の集積メモリセルを製造する方法において、レリーフモ
チーフを絶縁することによって前記浮動グリッドの横方
向の絶縁を前記第1方向に沿って形成する工程と、これ
に続く、蒸着及びエッチングにより実際の浮動グリッド
を形成する工程とを具備するEPROM型又はEEPR
OM型集積メモリセルの製造法。 - (2)各浮動グリッド相互間の横方向の絶縁を形成する
ために、該浮動グリッドの長さを規定するモチーフを具
備するエッチングマスクを使用し、該エッチングマスク
は2つのグリッドモチーフの中の1つを具備し、前記エ
ッチングマスクのモチーフはピッチを有し、該ピッチは
2つのグリッド間の間隔2つ分の長さだけ増加した、浮
動グリッド2つ分の長さに相当することを特徴とする請
求項1記載の製造法。 - (3)前記浮動グリッドを形成する工程が、犠牲層を蒸
着し、次に2つのグリッドモチーフ中の1つを有するマ
スクにより該犠牲層のエッチングを行い、次いで絶縁層
を蒸着し、続いて所望の1μm以下の幅のスペーサ型絶
縁レリーフモチーフを形成するように前記絶縁層にエッ
チングを施し、最後に前記犠牲層を除去する各工程から
成ることを特徴とする請求項1記載の製造法。 - (4)(a)第1に、 前記メモリ点を絶縁するフィールド酸化物を形成する厚
い酸化物により分離した活性帯を基板中に形成し、 前記基板を保護する材料層を形成し、 該保護層を介してイオン打込みを行なうことによりチャ
ネル領域のドーピングを行い、 (b)次に、 前記犠牲層を蒸着し、 所望のモチーフを得るために犠牲層にエッチングを施し
、 薄い絶縁層を蒸着し、 エッチングを施した犠牲層の横方向エッジに対して前記
スペーサ型絶縁レリーフモチーフを形成するように前記
絶縁層にエッチングを施し、前記犠牲層のモチーフを除
去し、 前記保護層を除去し、 グリッド酸化物を形成するように絶縁材料の薄膜を形成
する ことによって前記横方向の絶縁を形成し、 (c)蒸着とエッチングによって前記浮動グリッドを形
成し、 (d)蒸着、マスキング及びエッチングにより前記制御
グリッドを形成し、 (e)前記ソース及びドレーンを形成し、 (f)接点を形成し、 (g)相互間の接続を形成する 各工程から成ることを特徴とする請求項1記載の製造法
。 - (5)前記浮動グリッドを形成する工程が、プレーナ化
樹脂層を被着し、 前記樹脂及び多結晶シリコンに均等な速度でエッチング
を行って多結晶シリコンを露出させ、多結晶シリコンの
第1層にドーピングを行う各工程から成ることを特徴と
する請求項4記載の製造法。 - (6)前記犠牲層を多結晶シリコンで構成することを特
徴とする請求項4記載の製造法。 - (7)前記基板をシリコンで構成し、前記絶縁材料の薄
膜を前記基板の酸化により形成した酸化シリコンで構成
することを特徴とする請求項4記載の製造法。 - (8)前記保護層をフィールド酸化物を形成するのに使
用する窒化物マスクで構成することを特徴とする請求項
4記載の製造法。 - (9)前記多結晶シリコンの第1層のドーピングを該第
1層の蒸着の直後に行なうことを特徴とする請求項5記
載の製造法。 - (10)前記制御グリッドを形成する工程が、グリッド
間絶縁層を蒸着し、 多結晶シリコンの第2層を蒸着し、 該多結晶シリコンの第2層にドーピングを行い、 前記第2層に制御グリッドを規定するモチーフを有する
マスクからエッチングを行い、 前記スペーサを形成する絶縁層及びグリッド間絶縁層と
が前記多結晶シリコンの第2層と重ならない区域で前記
絶縁層及びグリッド間絶縁層の2層に部分エッチングを
施し、 前記第2多結晶シリコン層と重ならないこれらの区域で
、前記絶縁層に対して多結晶シリコンの第1層に選択的
にエッチングを行なう という連続的な小工程から成ることを特徴とする請求項
3記載の製造法。
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