JPH0240963A - 半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents

半導体集積回路装置の製造方法

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JPH0240963A
JPH0240963A JP63191549A JP19154988A JPH0240963A JP H0240963 A JPH0240963 A JP H0240963A JP 63191549 A JP63191549 A JP 63191549A JP 19154988 A JP19154988 A JP 19154988A JP H0240963 A JPH0240963 A JP H0240963A
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Michitaka Kubota
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路装置の製造方法に関し、特に
、多結晶シリコン膜の間の層間絶縁膜として酸化シリコ
ン膜と窒化シリコン膜と酸化シリコン膜との三層構造の
絶縁膜を用いる半導体集積回路装置の製造方法に関する
〔発明の概要〕
本発明は、第1の多結晶シリコン膜と、上記第1の多結
晶シリコン膜上に設けられた絶縁膜と、上記・絶縁膜上
に設けられた第2の多結晶シリコン膜とを有し、上記絶
縁膜が第1の酸化シリコン膜と、上記第1の酸化シリコ
ン膜上に設けられた窒化シリコン膜と、上記窒化シリコ
ン膜上に設けられた第2の酸化シリコン膜とから成る半
導体集積回路装置の製造方法において、上記窒化シリコ
ン膜に酸素をイオン注入した後に上記窒化シリコン膜を
熱酸化することにより上記第2の酸化シリコン膜を形成
することによって、第2の酸化シリコン膜を厚く形成す
ることができるようにしたものである。
〔従来の技術〕
E P ROM  (Erasable and Pr
ogranunable ReadQlly Me+5
ory)やE E F ROM (Electrica
lly Brasable and Progra+n
+1lable Read 0nly Memory)
のメモリセル部は、フローティングゲート(Float
ing Gate)上に眉間絶縁膜を介してコントロー
ルゲ−) (Control Gate)が設けられた
構造を有する。
これらのフローティングゲート及びコントロールゲート
の材料としては通常、不純物をドープした多結晶シリコ
ン(Si)膜が用いられている。
上述の眉間絶縁膜として、多結晶S3膜の表面に熱酸化
により形成された酸化シリコン(Sing)膜と、この
SiO□膜上に形成された窒化シリコン(SiN)膜と
、このSiN膜の表面に熱酸化により形成されたSiO
□膜とから成る三層構造の絶縁膜、すなわちいわゆるO
NOが用いられることがある。
この場合、このSiN膜の表面に形成されるSin。
膜が厚いほどONOのリーク電流が少なく、また絶縁破
壊に至るまでの寿命も長いことがTDDB(Time 
Dependent Dielectric Brea
kdown)の測定から知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、上述のONOを用いるEPROMやEEPR
OMを製造する場合、製造プロセスをなるべく簡単にす
るためには、上述のSiN膜の熱酸化を周辺回路のトラ
ンジスタのゲート酸化膜を形成するための熱酸化と同時
に行うことが望ましい。
しかし、SiN膜の酸化速度は極めて小さいため、周辺
回路のトランジスタのゲート酸化膜を所定膜厚にするた
めに必要な酸化時間では、SiN膜の表面にSi0g膜
を十分に厚く形成することは困難であった。
従って本発明の目的は、SiN膜の表面に厚いSiO□
膜を形成することができる半導体集積回路装置の製造方
法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するため、本発明は、第1の多結晶シリ
コン膜(FC)と、第1の多結晶シリコン膜(FC)上
に設けられた絶縁膜と、絶縁膜上に設けられた第2の多
結晶シリコン膜(CG)とを有し、絶縁膜が第1の酸化
シリコン膜(5)と、第1の酸化シリコン膜(5)上に
設けられた窒化シリコン膜(6)と、窒化シリコン膜(
6)上に設けられた第2の酸化シリコン膜(8)とから
成る半導体集積回路装置の製造方法において、窒化シリ
コン膜(6)に酸素をイオン注入した後に窒化シリコン
膜(6)を熱酸化することにより第2の酸化シリコン膜
(8)を形成するようにしている。
〔作用〕
上記した手段によれば、窒化シリコン膜(6)にイオン
注入された酸素の存在により、この窒化シリコン膜(6
)の酸化速度が大きくなり、従ってこの窒化シリコンI
II! (6)の表面に第2の酸化シリコン膜(8)を
厚く形成することができる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。なお、実施例の全図において同一機能を有するも
のには同一の符号を付す。
叉鳳五上 第1図A〜第1図Fは本発明の実施例1によるEFRO
Mの製造方法を示す。
この実施例Iにおいては、第1図Aに示すように、まず
例えばp型St基板のような半導体基板1の表面にSi
0g膜のようなフィールド絶縁膜(図示せず)を選択的
に形成して素子間分離を行った後、このフィールド絶縁
膜で囲まれた活性領域の表面に例えば膜厚が100人程
度の5i02膜のような絶縁1912を形成する。次に
、この絶縁膜2上に例えばCVDにより多結晶Si膜3
を形成した後、この多結晶Si膜3に例えばリン(P)
のような不純物をドープして低抵抗化する。この後、こ
の多結晶Si膜3の上にリソグラフィーにより所定形状
のレジスト4を形成する。
次に、このレジスト4をマスクとして多結晶Si膜3を
例えば反応性イオンエツチング(RIE)により基板表
面と垂直方向に異方性エツチングして、第1図Bに示す
ようにフローティングゲートFCを形成する。次に、レ
ジスト4を除去した後、フローティングゲートFGを構
成する多結晶St膜の上面及び側面にSiO□膜5を形
成する。
次に第1図Cに示すように、例えばCVDにより全面に
例えば膜厚が200人程度のSiN膜6を形成した後、
このSiN膜6の全面にレジスト7を塗布する。この後
、全面に酸素(0)をイオン注入する。この場合、この
イオン注入の条件、レジスト7の厚さ等は、半導体基板
1に0が実質的に侵入せず、かつSiN膜6に十分な量
のOが注入されるように選ばれる。具体例を挙げると、
0のイオン注入のエネルギーを40keVとした場合、
レジスト7の厚さを3000人程度とすればよい。
なお、SiN膜6にoを40keV(7)エネルギーで
イオン注入した場合のOの投影飛程R9及び投影標準偏
差ΔR2はそれぞれ593人及び220人である。
次に、レジスト7を除去した後、第1図りに示すように
、SiN膜6をエツチングによりパターンニングしてフ
ローティングゲートFCの上面及び側面の部分にのみ残
す。
次に、酸化性雰囲気中において熱酸化を行うことにより
、第1図已に示すように、SiN膜6の表面にSin、
膜8を形成する。これと同時に、図示省略した周辺回路
のトランジスタのゲート酸化膜も形成される。この場合
、SiN膜6には0がイオン注入されているため、この
0の存在により酸化が促進され、酸化速度が大きくなる
。従って、周辺回路のトランジスタのゲート酸化膜が所
定膜厚になるように酸化時間を選んだ場合においても、
この5i02膜8を十分に厚く形成することができる。
Sing膜5と、SiN膜6と、この5iO1膜8とに
よりONOが構成される。
次に、全面に二層目の多結晶Si膜を形成し、この多結
晶Si膜に不純物をドープして低抵抗化した後、この多
結晶Si膜をエツチングにより所定形状にパターンニン
グして、第1図Fに示すようにコントロールゲートCG
を形成する。この後、従来と同様な製造プロセスに従っ
て工程を進めて目的とするEFROMを完成させる。
以上のように、この実施例Iによれば、SiN膜6にO
をイオン注入した後にこのSiN膜6を熱酸化すること
により5iO1膜8を形成しているので、SiN膜6の
酸化速度が大きくなり、このためSiO2膜8を十分に
厚く形成することができる。これによってONOの膜質
が向上するので、このONOのリーク電流を少なくする
ことができるとともに、絶縁破壊に至る寿命を長くする
ことができる。
また、SiO□膜8を形成すると同時に、周辺回路のト
ランジスタのゲート酸化膜を形成しているので、熱酸化
の工程を1回生なくすることができ、従ってこの分だけ
製造工程の簡略化を図ることができる。
裏施皿l 第2図A〜第2図りは本発明の実施例■によるEFRO
Mの製造方法を示す。
この実施例■においては、第2図Aに示すように、まず
半導体基板1の全面に絶縁膜2、不純物をドープした多
結晶Si膜3及び5inz膜5を順次形成する。
次に第2図Bに示すように、5in2膜5の上にSiN
膜6を形成した後、このSiN膜6にOをイオン注入す
る。
次に、SiN膜6、Sin、膜5及び多結晶Si膜3を
エツチングにより順次パターンニングして、第2図Cに
示すような形状にする。
次に、このようにして形成された多結晶Si膜から成る
フローティングゲートFGの側面を熱酸化することによ
り、第2図りに示すように、フローティングゲー)FC
の側面にもSing膜5を形成する。なお、この熱酸化
により周辺回路のトランジスタのゲート酸化膜も同時に
形成される。次に、コントロールゲートCGを形成した
後、従来と同様な製造プロセスに従って工程を進めて目
的とするEFROMを完成させる。
この実施例Hによれば、実施例■と同様な利点があるほ
か、SiN膜6のパターンニングとフローティングゲー
)FGを形成するためのパターンニングとを一括して行
っているので、リソグラフィ−工程及びエツチング工程
がそれぞれ1回ずつ少な(なり、従ってその分だけ製造
工程をさらに簡略化することができるという利点もある
以上、本発明の実施例につき具体的に説明したが、本発
明は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明
の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、SiN膜6へのOのイオン注入条件は必要に応
じて選択することが可能である。また、上述の実施例I
、■においては、SiN膜6の表面に5iO1膜8を形
成すると同時に周辺回路のトランジスタのゲート酸化膜
を形成しているが、これらは必ずしも同時に形成する必
要はない。
さらに、上述の実施例■、■においては、本発明をEF
ROMの製造に適用した場合について説明したが、本発
明は、EEFROMは勿論、その他の各種の半導体集積
回路装置の製造に適用することが可能である。例えば、
本発明は、第3図に示すようなスタックドキャパシタセ
ル(StackedCapacitor Ce1l)を
有するダイナミックRAM(Random Acces
s Memory)の製造に適用することが可能である
。この場合、二層目の多結晶St膜9と三層目の多結晶
St膜10との間の層間絶縁膜11がONOである。な
お、第3図において、符号12はフィールド絶縁膜、符
号13はゲート絶縁膜、符号14.15はソース領域及
びドレイン領域を構成する例えばn゛型の拡散層、符号
16は絶縁膜、符号WL、−WL、は例えば−層目の多
結晶Si膜から成るワード線、符号BLはビット線を示
す。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、窒化シリコン膜
に酸素をイオン注入した後にこの窒化シリコン膜を熱酸
化することにより第2の酸化シリコン膜を形成している
ので、この酸素の存在によりこの窒化シリコン膜の酸化
速度が大きくなり、従って第2の酸化シリコン膜を厚く
形成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図A〜第1図Fは本発明の実施例■によるEFRO
Mの製造方法を工程順に示す断面図、第2図A〜第2図
りは本発明の実施例■によるEFROMの製造方法を工
程順に示す断面図、第3図は本発明の詳細な説明するた
めの断面図である。 図面における主要な符号の説明 1:半導体基板、 3:多結晶Si膜、 5.8:5i
Oz膜、 5:SiN膜、 FG:フローティングゲー
ト、 CG:コントロールゲート。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 第1の多結晶シリコン膜と、上記第1の多結晶シリコン
    膜上に設けられた絶縁膜と、上記絶縁膜上に設けられた
    第2の多結晶シリコン膜とを有し、上記絶縁膜が第1の
    酸化シリコン膜と、上記第1の酸化シリコン膜上に設け
    られた窒化シリコン膜と、上記窒化シリコン膜上に設け
    られた第2の酸化シリコン膜とから成る半導体集積回路
    装置の製造方法において、 上記窒化シリコン膜に酸素をイオン注入した後に上記窒
    化シリコン膜を熱酸化することにより上記第2の酸化シ
    リコン膜を形成するようにしたことを特徴とする半導体
    集積回路装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007305668A (ja) * 2006-05-09 2007-11-22 Toshiba Corp 半導体装置およびその製造方法

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JP2007305668A (ja) * 2006-05-09 2007-11-22 Toshiba Corp 半導体装置およびその製造方法

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