JPH03125479A - Manufacture of semiconductor integration circuit with non-volatile memory element - Google Patents

Manufacture of semiconductor integration circuit with non-volatile memory element

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JPH03125479A
JPH03125479A JP1263072A JP26307289A JPH03125479A JP H03125479 A JPH03125479 A JP H03125479A JP 1263072 A JP1263072 A JP 1263072A JP 26307289 A JP26307289 A JP 26307289A JP H03125479 A JPH03125479 A JP H03125479A
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JP
Japan
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forming
impurity layer
insulating film
concentration impurity
gate electrode
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Application number
JP1263072A
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Japanese (ja)
Inventor
Seiichi Ishihara
石原 整一
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To shorten a process and improve yield by adopting silicate glass available through oxidation of polycrystal silicon which contains high density impurities for a diffusion source required for formation of a high density impurity region in a non- volatile storage element. CONSTITUTION:Side wall spacers 58 and 59 are used as a mask so that n-type high density impurity layers 60 and 61 may be formed by ion plantation. Heat treatment is carried out under a nitrogen atmosphere to activate the impurities contained in low density impurity layers 56 and 57, and first high impurity layers 60 and 61 and diffuse n-type impurities contained in silicate glass over the surface of a silicone substrate 41, thereby forming a second n-type high density impurity layer 62. The first high density impurity layer 61 and the second high density impurity layer 62 are placed into contact with each other, and act electrically as the same impurity layers. Almost no type impurities is contained in the gate electrode 50 of a MOS transistor at the point of time when a mask oxide film 53 is formed or only a trace of impurities is contained therein. Therefore, this construction prevents impurities from being defused on the surface of the silicon substrate 41 under the gate electrode from the mask oxide film.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はフローティングゲート型の不揮発性記憶素子と
、この不揮発性記憶素子を制御するためのMOSトラン
ジスタとを共通のシリコン半導体基体基体に形成した半
導体集積回路を製造する方法に関するものであり、特に
MOS)ランジス夕を、低濃度の不純物層を高濃度の不
純物層の内側に形成したLDD (lightly d
oped drain )構造を有する半導体集積回路
の製造方法に関するものである。
Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention provides a floating gate type nonvolatile memory element and a MOS transistor for controlling the nonvolatile memory element formed on a common silicon semiconductor substrate. It relates to a method for manufacturing semiconductor integrated circuits, and particularly relates to a method for manufacturing semiconductor integrated circuits (MOS) and LDD (lightly d
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit having an open drain (open drain) structure.

(従来の技術) 一般に、フローティングゲート型の不揮発性記憶素子と
、この不揮発性記憶素子を制御するMOSトランジスタ
とを集積化する場合には、素子の微細化の要求と相俟っ
て制御用のMOSトランジスタは短チヤネル効果を抑え
るためにLDD構造とするのが普通である。一方、フロ
ーティングゲート型不揮発性記憶素子では、書込み特性
」二の問題からシングルドレイン構造とするのが良い。
(Prior Art) Generally, when integrating a floating gate type non-volatile memory element and a MOS transistor that controls this non-volatile memory element, along with the demand for miniaturization of the element, the control MOS transistors usually have an LDD structure to suppress short channel effects. On the other hand, in a floating gate type nonvolatile memory element, it is preferable to use a single drain structure due to the second problem of write characteristics.

このように、フローティングゲート型の不揮発性記憶素
子にはシングルドレイン構造、制御用のMOSトランジ
スタにはLDD構造を採用した半導体集積回路の従来の
製造方法を第2図を参照して説明する。
A conventional manufacturing method of a semiconductor integrated circuit in which a single drain structure is adopted for a floating gate type nonvolatile memory element and an LDD structure is adopted for a control MOS transistor will be described with reference to FIG.

先ず、第2図Aに示すように、p型のシリコン基板11
の表面にフィールド酸化膜12を形成して、LDD構造
を有するMOS)ランジスクを形成すべき第1の素子形
成領域13と、フローティングゲート型不揮発性記憶素
子を形成すべき第2の素子形成領域14とに分離する。
First, as shown in FIG. 2A, a p-type silicon substrate 11 is
A first element formation region 13 in which a field oxide film 12 is formed on the surface to form a MOS transistor having an LDD structure, and a second element formation region 14 in which a floating gate type nonvolatile memory element is to be formed. Separate into two parts.

次に、第1および第2の素子形成領域13および14の
表面にそれぞれゲート絶縁膜15および16を形成し、
さらに第1素子形成領域のゲート絶縁膜15の上に多結
晶シリコン膜より成るゲート電極17を選択的に形成す
るとともに第2素子形成領域14のゲート絶縁膜16の
上には、後にフローティングゲートを構成する第1の多
結晶シリコン膜18を形成する。
Next, gate insulating films 15 and 16 are formed on the surfaces of the first and second element formation regions 13 and 14, respectively,
Further, a gate electrode 17 made of a polycrystalline silicon film is selectively formed on the gate insulating film 15 in the first element forming region, and a floating gate is later formed on the gate insulating film 16 in the second element forming region 14. A first polycrystalline silicon film 18 is formed.

次に、第2図Bに示すように、第2の素子形成領域14
に形成した第1多結晶シリコン膜18の」―に層間絶縁
膜19を介して、後にコントロールゲートを構成する第
2の多結晶シリコン膜20を形成する。さらに、第1素
子形成領域13の表面全体および第2素子形成領域14
の一部分にホトレジスト膜21を形成する。
Next, as shown in FIG. 2B, the second element formation region 14
A second polycrystalline silicon film 20, which will later constitute a control gate, is formed between the interlayer insulating film 19 and the first polycrystalline silicon film 18 formed in the step. Furthermore, the entire surface of the first element formation region 13 and the second element formation region 14
A photoresist film 21 is formed on a portion of the wafer.

次に、第2図Cに示すように、このホトレジスト膜21
をマスクとして第2の多結晶シリコン膜20、層間絶縁
膜19および第1の多結晶シリコン膜18を順次にエツ
チングし、フローティングゲート18aおよびコントロ
ールゲー)20aを自己整合的に形成する。さらに、ホ
トレジスト膜21を除去した後、MOSトランジスタの
ゲート電極17および不揮発性記憶素子のフローティン
グゲート18aおよびコントロールゲート20aの表面
に酸化膜22および23をそれぞれ形成する。さらに、
これらの酸化膜22および23をマスクとしてn型の不
純物をシリコン基板11の表面に注入して低濃度の不純
物層24および25を形成する。
Next, as shown in FIG. 2C, this photoresist film 21
Using as a mask, the second polycrystalline silicon film 20, interlayer insulating film 19, and first polycrystalline silicon film 18 are sequentially etched to form a floating gate 18a and a control gate 20a in a self-aligned manner. Further, after removing the photoresist film 21, oxide films 22 and 23 are formed on the surfaces of the gate electrode 17 of the MOS transistor and the floating gate 18a and control gate 20a of the nonvolatile memory element, respectively. moreover,
Using these oxide films 22 and 23 as masks, n-type impurities are implanted into the surface of silicon substrate 11 to form low concentration impurity layers 24 and 25.

次に、第2図りに示すように、第1の素子形成領域13
の表面にホトレジスト膜26を形成した後、n型不純物
を注入して高濃度の不純物層27を低濃度の不純物層2
5を覆うように形成し、不揮発性記憶素子のソース・ド
レイン領域を構成する。
Next, as shown in the second diagram, the first element formation region 13
After forming a photoresist film 26 on the surface of
5 to form source/drain regions of the nonvolatile memory element.

さらに、第2図Eに示すように、ホトレジスト膜26を
除去した後、ゲート電極17を被覆する酸化膜22の側
面に酸化シリコンより成るサイドウオールスペーサ28
を形成する。この工程において不揮発性記憶素子のゲー
ト電極を覆う酸化膜23の側面にもサイドウオールスペ
ーサ29が形成されるが、このサイドウオールスペーサ
は本質的に必要なものではない。次に、サイドウオール
スペーサ28をマスクとしてn型の不純物を注入して高
濃度の不純物層30を形成する。この不純物層30は先
に形成した低濃度の不純物層24と連続してMOSトラ
ンジスタのソース・ドレイン領域を形成するものである
Furthermore, as shown in FIG. 2E, after the photoresist film 26 is removed, a side wall spacer 28 made of silicon oxide is placed on the side surface of the oxide film 22 covering the gate electrode 17.
form. In this step, sidewall spacers 29 are also formed on the side surfaces of the oxide film 23 covering the gate electrode of the nonvolatile memory element, but these sidewall spacers are not essentially necessary. Next, using the sidewall spacers 28 as a mask, n-type impurities are implanted to form a highly concentrated impurity layer 30. This impurity layer 30 is continuous with the previously formed low concentration impurity layer 24 to form the source/drain regions of the MOS transistor.

最後に、第2図Fに示すように、第1および第2の素子
形成領域13および14の表面全体に層間絶縁膜31を
形成した後、コンタクト窓を開口し、金属配線32を形
成する。このようにして、LDD構造を有するMOSト
ランジスタと、シングルドレイン構造を有するフローテ
ィングゲート型不揮発性記憶素子とを共通のシリコン基
板11に形成した半導体集積回路が得られる。
Finally, as shown in FIG. 2F, after forming an interlayer insulating film 31 on the entire surface of the first and second element forming regions 13 and 14, a contact window is opened and a metal wiring 32 is formed. In this way, a semiconductor integrated circuit is obtained in which a MOS transistor having an LDD structure and a floating gate type nonvolatile memory element having a single drain structure are formed on a common silicon substrate 11.

(発明が解決しようとする課題) 上述した従来の製造方法においては、LDD構造のMO
S)ランジスクの高濃度不純物層30とシングルドレイ
ン構造のフローティングゲート型不揮発性記憶素子のト
ランジスタの高濃度不純物層27とを別々のホ) IJ
ソグラフ工程で形成する必要があるため、製造工程が複
雑となり、時間が掛かり、製造コストが高くなるととも
に歩留りも悪くなる欠点がある。このような欠点を解決
しようとして、MOSトランジスタの高濃度不純物層3
0を形成するためのマスクとして作用するサイドウオー
ルスペーサ28を形成する際に、不揮発性記憶素子の方
の酸化膜23のサイドウオールスペーサ29を選択的に
除去すれば良いが、選択的エツチング工程が必要となり
、やはり製造工程は複雑となり、製造コストを低減する
ことはできない。
(Problems to be Solved by the Invention) In the conventional manufacturing method described above, MO of LDD structure
S) The high concentration impurity layer 30 of Ranjisk and the high concentration impurity layer 27 of the transistor of the floating gate type non-volatile memory element with a single drain structure are separated from each other.
Since it needs to be formed by a lithography process, the manufacturing process becomes complicated and time consuming, resulting in high manufacturing costs and poor yields. In an attempt to solve these drawbacks, the high concentration impurity layer 3 of the MOS transistor
When forming the sidewall spacer 28 that acts as a mask for forming 0, it is sufficient to selectively remove the sidewall spacer 29 of the oxide film 23 on the nonvolatile memory element side. However, the manufacturing process becomes complicated and manufacturing costs cannot be reduced.

本発明の目的は、上記の課題を解決し、簡単で時間の掛
からない工程で、LDD構造を有するMOSトランジス
タと、シングルドレイン構造を有するフローティングゲ
ート型不揮発性記憶素子とを集積化した半導体集積回路
を製造することができる方法を提供しようとするもので
ある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to create a semiconductor integrated circuit in which a MOS transistor having an LDD structure and a floating gate type non-volatile memory element having a single drain structure are integrated in a simple and time-saving process. The purpose of this study is to provide a method that can produce .

(課題を解決するための手段) 本発明は、シングルドレイン構造を有するフローティン
グゲート型不揮発性記憶素子と、この不揮発性記憶素子
を制御するLDD構造を有するMOSトランジスタとを
有する半導体集積回路を製造するに当たり、 第1導電型のシリコン基体上にフィールド絶縁膜を選択
的に形成して前記MOSトランジスタを形成するための
第1の素子形成領域と、不揮発性記憶素子を形成するた
めの第2の素子形成領域とに分離する工程と、 前記第2の素子形成領域表面に第1のゲート絶縁膜を形
成する工程と、 前記第2の素子形成領域上に形成した第1のゲート絶縁
膜上に第1の多結晶シリコン膜を選択的に形成する工程
と、 この第1の多結晶シリコン膜に第2導電型の不0 鈍物を多量に導入する工程と、 前記第2素子形成領域に形成した第1多結晶シリコン膜
上に層間絶縁膜を形成する工程と、前記第1素子形成領
域にゲート絶縁膜を形成する工程と、 この第1素子形成領域に形成したゲート絶縁膜上および
第2素子形成領域に形成した層間絶縁膜上に第2の多結
晶シリコン膜を形成する工程と、前記第1の素子形成領
域に形成した第2の多結晶シリコン膜をエツチングして
MOSトランジスタのゲート電極を形成する工程と、 前記第2素子形成領域に形成した第1多結晶シリコン膜
、層間絶縁膜および第2多結晶シリコン膜を自己整合的
にエツチングしてコントロールゲートおよびフローティ
ングゲートを有する不揮発性記憶素子のゲート電極構造
を形成する工程と、酸化処理することにより、前記MO
Sトランジスタのゲート電極および不揮発性記憶素子の
ゲート電極構造を酸化シリコン膜で被覆するとともに前
記フローティングゲートの側面を第2導電型の不純物を
多量に含んだシリケートガラスで被覆する工程と、 前記第1および第2の素子形成領域に、それぞれのゲー
ト電極をマスクとして第2導電型の不純物を導入して低
濃度の不純物層を形成する工程と、前記第1の素子形成
領域のゲート電極および第2の素子形成領域のゲート電
極構造の側面にサイドウオールスペーサを形成する工程
と、前記サイドウオールスペーサを有するゲート電極を
マスクとして第2導電型の不純物を導入し、第1の素子
形成領域においては前記低濃度不純物層と連続してMO
Sトランジスタのソース・ドレイン領域を構成する高濃
度不純物層を形成するとともに第2の素子形成領域では
前記低濃度不純物層の一部を覆うように第1の高濃度不
純物層を形成する工程と、 熱処理を施して前記シリケートガラス中に含まれている
第2導電型不純物をシリコン基体に拡散させて前記低濃
度不純物層の残部を覆うとともに前記第1の高濃度不純
物層と連続して不揮発性記憶素子のソース・ドレイン領
域を構成する第2の高濃度不純物層を形成する工程と、 前記第1および第2の素子形成領域の全面に層間絶縁膜
を形成した後、コンタクト窓を形成し、さらに金属配線
を施す工程とを具えることを特徴とするものである。
(Means for Solving the Problems) The present invention manufactures a semiconductor integrated circuit having a floating gate type non-volatile memory element having a single drain structure and a MOS transistor having an LDD structure for controlling this non-volatile memory element. A first element formation region for forming the MOS transistor by selectively forming a field insulating film on a silicon substrate of a first conductivity type, and a second element for forming a nonvolatile memory element. forming a first gate insulating film on the surface of the second element forming region; and forming a first gate insulating film on the first gate insulating film formed on the second element forming region. a step of selectively forming a polycrystalline silicon film of the first polycrystalline silicon film; a step of introducing a large amount of a second conductivity type impurity into the first polycrystalline silicon film; forming an interlayer insulating film on the first polycrystalline silicon film; forming a gate insulating film in the first element forming region; A step of forming a second polycrystalline silicon film on the interlayer insulating film formed in the formation region, and etching the second polycrystalline silicon film formed in the first element formation region to form the gate electrode of the MOS transistor. forming a nonvolatile memory element having a control gate and a floating gate by etching the first polycrystalline silicon film, the interlayer insulating film, and the second polycrystalline silicon film formed in the second element formation region in a self-aligned manner; The MO
a step of coating the gate electrode of the S transistor and the gate electrode structure of the nonvolatile memory element with a silicon oxide film, and coating the side surface of the floating gate with silicate glass containing a large amount of impurities of a second conductivity type; and forming a low concentration impurity layer by introducing impurities of a second conductivity type into the second element formation region using the respective gate electrodes as masks; a step of forming a sidewall spacer on the side surface of the gate electrode structure in the first element formation region; and introducing an impurity of a second conductivity type using the gate electrode having the sidewall spacer as a mask; MO continuously with low concentration impurity layer
forming a first high concentration impurity layer constituting the source/drain regions of the S transistor, and also forming a first high concentration impurity layer so as to cover part of the low concentration impurity layer in the second element formation region; A heat treatment is performed to diffuse the second conductivity type impurity contained in the silicate glass into the silicon substrate to cover the remainder of the low concentration impurity layer and form a nonvolatile memory continuously with the first high concentration impurity layer. After forming a second high concentration impurity layer constituting the source/drain region of the device and forming an interlayer insulating film on the entire surface of the first and second device formation regions, forming a contact window, and further The method is characterized by comprising a step of applying metal wiring.

(作用) このような本発明の製造方法によれば、フローティング
ゲート電極の側面を不純物を高濃度に含んだシリケート
ガラスで被覆して、不揮発性記憶素子を構成するトラン
ジスタのソース・ドレイン高濃度層を形成するための不
純物拡散源として作用させることにより、LDD構造の
MOSトランジスタのソース・ドレイン高濃度イオン注
入とフローティングゲート型不揮発性記憶素子トランジ
スタのソース・ドレイン高濃度イオン注入とを同時に行
うことができる。したがって、製造工程は簡単となり、
時間も短縮することができ、製造コストを低減すること
ができるとともに歩留りも向上することになる。
(Function) According to the manufacturing method of the present invention, the side surface of the floating gate electrode is coated with silicate glass containing a high concentration of impurities, and the source/drain high concentration layer of the transistor constituting the nonvolatile memory element is formed. By acting as an impurity diffusion source for forming an impurity, high-concentration ion implantation into the source and drain of an LDD structure MOS transistor and high-concentration ion implantation into the source and drain of a floating gate nonvolatile memory element transistor can be performed simultaneously. can. Therefore, the manufacturing process is simplified and
The time can also be shortened, the manufacturing cost can be reduced, and the yield can also be improved.

(実施例) 第1図は本発明の製造方法の一実施例の順次の工程にお
ける半導体装置の構成を示す断面図である。
(Embodiment) FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a semiconductor device in successive steps of an embodiment of the manufacturing method of the present invention.

先ず、第1図へに示すように、p型のシリコン基板41
の上に厚さの厚いフィールド絶縁膜42を形成して、M
OSトランジスタを形成するだめの第1の素子形成領域
43と、不揮発性記憶素子を形成するための第2の素子
形成領域44とに分離する。さらに、これら第1および
第2の素子形成領域43および44の表面に膜厚が10
〜30nmの第1ゲート絶縁膜45および46をそれぞ
れ形成する。さらに、例えば化学気相成長(CVD)法
で膜厚が400nm程度の第1多結晶シリコン膜を一様
に形成する。このように形成した第1の多結晶シリコン
膜に、例えばホスフィン〈PH3)と酸素の混合雰囲気
中で熱処理を施し、第1の多結晶シリコン膜中にn型不
純物、すなわちリンを多量に導入する。次に、ホトレジ
ストを選択的に形成して公知の技術によって第1の多結
晶3 4 シリコン膜を選択的にエツチングして、後にフローティ
ングゲートを構成する第1の多結晶シリコン膜47を残
すように形成する。さらに、この第1多結晶シリコン膜
47をマスクとしてMOSトランジスタを形成する第1
の素子形成領域43の第1ゲート絶縁膜45をエツチン
グにより除去する。
First, as shown in FIG. 1, a p-type silicon substrate 41 is
A thick field insulating film 42 is formed on M.
It is separated into a first element formation region 43 for forming an OS transistor and a second element formation region 44 for forming a nonvolatile memory element. Furthermore, a film thickness of 10 mm is applied to the surfaces of these first and second element forming regions 43 and 44.
First gate insulating films 45 and 46 of ~30 nm are formed, respectively. Furthermore, a first polycrystalline silicon film having a thickness of about 400 nm is uniformly formed by, for example, chemical vapor deposition (CVD). The first polycrystalline silicon film thus formed is subjected to heat treatment in, for example, a mixed atmosphere of phosphine (PH3) and oxygen to introduce a large amount of n-type impurity, that is, phosphorus, into the first polycrystalline silicon film. . Next, a photoresist is selectively formed and the first polycrystalline silicon film 47 is selectively etched using a known technique so as to leave the first polycrystalline silicon film 47 that will later constitute the floating gate. Form. Furthermore, using this first polycrystalline silicon film 47 as a mask, a first
The first gate insulating film 45 in the element forming region 43 is removed by etching.

次に、第1図Bに示すように、例えば温度900〜10
00’Cの酸化雰囲気中で熱処理することにより、第1
素子形成領域43の表面に膜厚10〜30nmの第2の
ゲート絶縁膜49を形成するとともに第2素子形成領域
44においては、層間絶縁膜48を形成し、さらにその
上にCVD法により膜厚400nm程度の第2の多結晶
シリコン膜70を形成する。
Next, as shown in FIG.
By heat treatment in an oxidizing atmosphere at 00'C, the first
A second gate insulating film 49 with a thickness of 10 to 30 nm is formed on the surface of the element forming region 43, and an interlayer insulating film 48 is formed in the second element forming region 44. A second polycrystalline silicon film 70 with a thickness of about 400 nm is formed.

さらに、第1図Cに示すようにホトレジストを選択的に
形成し、多結晶シリコン膜70を選択的に除去して第1
の素子形成領域43にゲート電極50を残すように形成
するとともに、後にコントロールゲートとなる多結晶シ
リコン膜51を残すように形成する。さらに、第1素子
形成領域43の表面全体にホトレジスト52を形成する
とともに不揮発性記憶素子のゲート構造を形成すべき部
分の上にホトレジスト53を選択的に形成する。
Furthermore, as shown in FIG. 1C, a photoresist is selectively formed and the polycrystalline silicon film 70 is selectively removed.
A gate electrode 50 is left in the element formation region 43, and a polycrystalline silicon film 51, which will later become a control gate, is left. Further, a photoresist 52 is formed on the entire surface of the first element formation region 43, and a photoresist 53 is selectively formed on the portion where the gate structure of the nonvolatile memory element is to be formed.

次に、第1図りに示すように、ホトレジスト53をマス
クとして第2の多結晶シリコン膜51、第2ゲート絶縁
膜48、第1の多結晶シリコン膜47および第1ゲート
絶縁膜46を順次にエツチングしてフローティングゲー
ト47aおよびコントロールゲー)51aを自己整合的
に形成する。
Next, as shown in the first diagram, the second polycrystalline silicon film 51, second gate insulating film 48, first polycrystalline silicon film 47, and first gate insulating film 46 are sequentially formed using the photoresist 53 as a mask. Etching is performed to form a floating gate 47a and a control gate 51a in a self-aligned manner.

さらに、酸化雰囲気中で、例えば900〜1000°C
で熱処理を行い、マスクとして作用する酸化膜53およ
び54をMOS)ランジスクのゲート電極50および不
揮発性記憶素子のゲート電極構造47aおよび51aの
表面に形成する。このとき、n型の不純物を多量に含ん
だフローティングゲー)47aの側面にはn型の不純物
を多量に含んだシリケートガラス55が形成される。後
述するように、このシリケートガラス55が不揮発性記
憶素子のソース・ドレイン領域を形成する際のイオン拡
散源として作用するものである。さらに、酸化膜53お
よび54で被覆されたゲート電極50および51a、4
7aをマスクとしてn型不純物をイオン注入して低濃度
の不純物層56および57を形成する。これらの低濃度
不純物層の内、第1の素子形成領域43に形成したもの
56はLDD構造のMOSトランジスタの低濃度不純物
層として有効に作用するが、第2の素子形成領域44に
はシングルドレイン型の不揮発性記憶素子を形成するも
のであるからこの領域に形成したもの57は不要なもの
である。
Furthermore, in an oxidizing atmosphere, e.g. 900-1000°C
A heat treatment is performed to form oxide films 53 and 54 acting as masks on the surfaces of the gate electrode 50 of the MOS transistor and the gate electrode structures 47a and 51a of the nonvolatile memory element. At this time, silicate glass 55 containing a large amount of n-type impurities is formed on the side surface of the floating gate 47a containing a large amount of n-type impurities. As will be described later, this silicate glass 55 acts as an ion diffusion source when forming the source/drain regions of the nonvolatile memory element. Furthermore, gate electrodes 50 and 51a, 4 covered with oxide films 53 and 54
Using 7a as a mask, n-type impurity ions are implanted to form low concentration impurity layers 56 and 57. Of these low concentration impurity layers, the one 56 formed in the first element formation region 43 effectively acts as a low concentration impurity layer of the LDD structure MOS transistor, but the single drain layer 56 in the second element formation region 44 acts effectively as a low concentration impurity layer of the MOS transistor of the LDD structure. The area 57 formed in this area is unnecessary because it forms a type of non-volatile memory element.

次に、第1図Eに示すように、ゲート電極50およびゲ
ート電極構造47aおよび51aの側面にサイドウオー
ルスペーサ58および59をそれぞれ形成する。このよ
うな、サイドウオールスペーサ58および59の形成方
法そのものはLDD構造のMOSトランジスタの製造技
術として周知であり、例えばCVD法により形成した5
102膜をエツチングすることにより形成することがで
きる。このようにして形成したサイドウオールスペーサ
58および59をマスクとしてη型の高濃度不純物層6
0および61をイオン注入により形成する。さらに、窒
素雰囲気中において、900〜1000°Cで熱処理を
行い、低濃度不純物層56.57および第1の高濃度不
純物層60゜61中の不純物を活性化するとともにシリ
ケートガラス55中に含まれているn型の不純物をシリ
コン基板41の表面に拡散させてn型の第2の高濃度不
純物層62を形成する。このとき、第1の高濃度不純物
層61と第2の高濃度不純物層62とは互いに接触し電
気的に同一の不純物層として作用するようになる。一方
、MOSトランジスタのゲート電極50中には、マスク
酸化膜53を形成した時点ではn型の不純物は殆ど含ま
ないか或いは少量含むだけであるから、ゲート電極50
の下側のシリコン基板41の表面にマスク酸化膜53か
ら不純物が拡散するようなことはない。
Next, as shown in FIG. 1E, sidewall spacers 58 and 59 are formed on the sides of gate electrode 50 and gate electrode structures 47a and 51a, respectively. The method of forming the sidewall spacers 58 and 59 itself is well known as a manufacturing technology for LDD structure MOS transistors.
It can be formed by etching a 102 film. Using the thus formed sidewall spacers 58 and 59 as a mask, the η-type high concentration impurity layer 6
0 and 61 are formed by ion implantation. Further, heat treatment is performed at 900 to 1000°C in a nitrogen atmosphere to activate the impurities in the low concentration impurity layers 56, 57 and the first high concentration impurity layers 60, 61, and to activate the impurities contained in the silicate glass 55. The n-type impurity contained in the silicon substrate 41 is diffused into the surface of the silicon substrate 41 to form an n-type second high concentration impurity layer 62. At this time, the first high concentration impurity layer 61 and the second high concentration impurity layer 62 come into contact with each other and act as electrically the same impurity layer. On the other hand, since the gate electrode 50 of the MOS transistor contains almost no or only a small amount of n-type impurity at the time when the mask oxide film 53 is formed, the gate electrode 50
Impurities do not diffuse from the mask oxide film 53 to the surface of the silicon substrate 41 below.

次に、第1図Fに示すように、例えばリンを添加した層
間絶縁膜63をCVD法で形成する。さらに公知の技術
により層間絶縁膜63にコンタク7 ト窓を開口し、例えばシリコンを添加したアルミニウム
からなる金属配線64を施す。このようにして、第1の
素子形成領域43にLDD構造を有するMOSトランジ
スタを形成するとともに第2の素子形成領域44にシン
グルドレイン構造を有するフローティングゲート型不揮
発性記憶素子を形成することができる。 なお、上述し
た実施例においては、第1の多結晶シリコン膜47への
n型不純物の導入は、ホスフィン流量60m1/m i
 n。
Next, as shown in FIG. 1F, an interlayer insulating film 63 doped with phosphorus, for example, is formed by CVD. Further, a contact window is opened in the interlayer insulating film 63 using a known technique, and a metal wiring 64 made of aluminum doped with silicon, for example, is provided. In this way, a MOS transistor having an LDD structure can be formed in the first element forming region 43, and a floating gate nonvolatile memory element having a single drain structure can be formed in the second element forming region 44. In the above embodiment, the n-type impurity is introduced into the first polycrystalline silicon film 47 at a phosphine flow rate of 60 m1/m i
n.

酸素流量9Qmjl!/min、窒素流量5.9fl/
minの混合気体中で、温度900°Cで行った。
Oxygen flow rate 9Qmjl! /min, nitrogen flow rate 5.9fl/
The test was carried out at a temperature of 900°C in a mixed gas of min.

本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、幾
多の変更や変形が可能である。例えば、上述した実施例
ではn型シリコン基板を用いたnチャネル型のトランジ
スタを形成する場合について説明したが、n型シリコン
基板を用いるnチャネル型のトランジスタを製造するこ
ともできる。
The present invention is not limited to the embodiments described above, and numerous changes and modifications are possible. For example, in the above-described embodiments, a case has been described in which an n-channel type transistor is formed using an n-type silicon substrate, but an n-channel type transistor using an n-type silicon substrate can also be manufactured.

この場合には、第1の多結晶シリコン膜にp型不純物、
例えばボロンを導入することができる。また、制御用の
MOSトランジスタを相補型とすることもできる。
In this case, the first polycrystalline silicon film is doped with p-type impurities,
For example, boron can be introduced. Furthermore, the control MOS transistors can be of complementary type.

(発明の効果〉 上述した本発明の製造方法によれば、不純物を高濃度に
含んだ多結晶シリコンを酸化するこにより得られるシリ
ケートガラスを不揮発性記憶素子の高濃度不純物領域形
成のための拡散源とすることにより、フローティングゲ
ート型不揮発性記憶素子トランジスタに対する高濃度不
純物層のイオン注入工程と、不揮発性記憶素子を制御す
る周辺のMOSトランジスタの高濃度不純物層のイオン
注入工程とを同時に行うことができるため、従来2回の
ホ) IJソグラフ工程を必要としていた高濃度不純物
層形成工程が、1回のホトリソグラフ工程で済むので工
程を短縮することができ、製造コストを低減することが
でき、さらには歩留りの向上を図ることもできる。
(Effects of the Invention) According to the manufacturing method of the present invention described above, silicate glass obtained by oxidizing polycrystalline silicon containing a high concentration of impurities is diffused to form a high concentration impurity region of a nonvolatile memory element. By using the high concentration impurity layer as a source, the ion implantation process of the high concentration impurity layer into the floating gate type nonvolatile memory element transistor and the ion implantation process of the high concentration impurity layer of the peripheral MOS transistor that controls the nonvolatile memory element can be performed simultaneously. The high-concentration impurity layer formation process, which conventionally required two IJ photolithographic processes, can now be completed in one photolithographic process, which shortens the process and reduces manufacturing costs. Furthermore, it is also possible to improve the yield.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の製造方法の一実施例における順次の工
程における半導体装置の構成を示す断面図、 第2図は従来の製造方法の順次の工程における半導体装
置の構成を示す断面図である。 41・・・シリコン基板 42・・・フィールド絶縁膜 43・・・第1素子形成領域 44・・・第2素子形成領域 45.46・・・第1ゲート絶縁膜 47・・・第1多結晶シリコン膜 47a・・・フローティングゲート 48・・・層間絶縁膜 49・・・第2ゲート絶縁膜 50・・・ゲート電極 51・・・第2多結晶シリコン膜 51a・・・コントロールゲート 52・・・ホトレジスト 53.54・・・マスク酸化膜 55・・・シリケートガラス 56.57・・・低濃度不純物層 58.59・・・サイドウオールスペーサ60.61・
・・高濃度不純物層 62・・・高濃度不純物層 63・・・層間絶縁膜 64・・・金属配線
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a semiconductor device in successive steps in an embodiment of the manufacturing method of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view showing the structure of a semiconductor device in successive steps of a conventional manufacturing method. . 41...Silicon substrate 42...Field insulating film 43...First element formation region 44...Second element formation region 45.46...First gate insulating film 47...First polycrystal Silicon film 47a...Floating gate 48...Interlayer insulating film 49...Second gate insulating film 50...Gate electrode 51...Second polycrystalline silicon film 51a...Control gate 52... Photoresist 53.54...Mask oxide film 55...Silicate glass 56.57...Low concentration impurity layer 58.59...Side wall spacer 60.61...
... High concentration impurity layer 62 ... High concentration impurity layer 63 ... Interlayer insulating film 64 ... Metal wiring

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、シングルドレイン構造を有するフロー ティングゲート型不揮発性記憶素子と、この不揮発性記
憶素子を制御するLDD構造を有するMOSトランジス
タとを有する半導体集積回路を製造するに当たり、 第1導電型のシリコン基体上にフィールド 絶縁膜を選択的に形成して前記MOSトランジスタを形
成するための第1の素子形成領域と、不揮発性記憶素子
を形成するための第2の素子形成領域とに分離する工程
と、 前記第2の素子形成領域表面に第1のゲー ト絶縁膜を形成する工程と、 前記第2の素子形成領域上に形成した第1 のゲート絶縁膜上に第1の多結晶シリコン膜を選択的に
形成する工程と、 この第1の多結晶シリコン膜に第2導電型 の不純物を多量に導入する工程と、 前記第2素子形成領域に形成した第1多結 晶シリコン膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、 前記第1素子形成領域にゲート絶縁膜を形 成する工程と、 この第1素子形成領域に形成したゲート絶 縁膜上および第2素子形成領域に形成した層間絶縁膜上
に第2の多結晶シリコン膜を形成する工程と、 前記第1の素子形成領域に形成した第2の 多結晶シリコン膜をエッチングしてMOSトランジスタ
のゲート電極を形成する工程と、前記第2素子形成領域
に形成した第1多結 晶シリコン膜、層間絶縁膜および第2多結晶シリコン膜
を自己整合的にエッチングしてコントロールゲートおよ
びフローティングゲートを有する不揮発性記憶素子のゲ
ート電極構造を形成する工程と、 酸化処理することにより、前記MOSトラ ンジスタのゲート電極および不揮発性記憶素子のゲート
電極構造を酸化シリコン膜で被覆するとともに前記フロ
ーティングゲートの側面を第2導電型の不純物を多量に
含んだシリケートガラスで被覆する工程と、 前記第1および第2の素子形成領域に、そ れぞれのゲート電極をマスクとして第2導電型の不純物
を導入して低濃度の不純物層を形成する工程と、 前記第1の素子形成領域のゲート電極およ び第2の素子形成領域のゲート電極構造の側面にサイド
ウォールスペーサを形成する工程と、 前記サイドウォールスペーサを有するゲー ト電極をマスクとして第2導電型の不純物を導入し、第
1の素子形成領域においては前記低濃度不純物層と連続
してMOSトランジスタのソース・ドレイン領域を構成
する高濃度不純物層を形成するとともに第2の素子形成
領域では前記低濃度不純物層の一部を覆うように第1の
高濃度不純物層を形成する工程と、熱処理を施して前記
シリケートガラス中に 含まれている第2導電型不純物をシリコン基体に拡散さ
せて前記低濃度不純物層の残部を覆うとともに前記第1
の高濃度不純物層と連続して不揮発性記憶素子のソース
・ドレイン領域を構成する第2の高濃度不純物層を形成
する工程と、 前記第1および第2の素子形成領域の全面 に層間絶縁膜を形成した後、コンタクト窓を形成し、さ
らに金属配線を施す工程とを具えることを特徴とする不
揮発性記憶素子を有する半導体集積回路の製造方法。
[Claims] 1. In manufacturing a semiconductor integrated circuit having a floating gate non-volatile memory element having a single drain structure and a MOS transistor having an LDD structure for controlling this non-volatile memory element, a first conductive A field insulating film is selectively formed on the silicon substrate of the mold to separate it into a first element formation region for forming the MOS transistor and a second element formation region for forming a nonvolatile memory element. forming a first gate insulating film on the surface of the second element forming region; and forming a first polycrystalline silicon film on the first gate insulating film formed on the second element forming region. a step of selectively forming a film; a step of introducing a large amount of impurities of a second conductivity type into the first polycrystalline silicon film; a step of forming an interlayer insulating film; a step of forming a gate insulating film in the first element forming region; an interlayer insulating film formed on the gate insulating film formed in the first element forming region and on the second element forming region. forming a second polycrystalline silicon film thereon; etching the second polycrystalline silicon film formed in the first element formation region to form a gate electrode of a MOS transistor; Step of etching the first polycrystalline silicon film, interlayer insulating film, and second polycrystalline silicon film formed in the element formation region in a self-aligned manner to form a gate electrode structure of a nonvolatile memory element having a control gate and a floating gate. By performing an oxidation treatment, the gate electrode of the MOS transistor and the gate electrode structure of the nonvolatile memory element are covered with a silicon oxide film, and the side surface of the floating gate is coated with silicate glass containing a large amount of impurities of the second conductivity type. a step of introducing impurities of a second conductivity type into the first and second element formation regions using the respective gate electrodes as masks to form a low concentration impurity layer; forming sidewall spacers on the side surfaces of the gate electrode in the element formation region and the gate electrode structure in the second element formation region; introducing impurities of a second conductivity type using the gate electrode having the sidewall spacers as a mask; In the first element formation region, a high concentration impurity layer constituting the source/drain region of the MOS transistor is formed continuously with the low concentration impurity layer, and in the second element formation region, a part of the low concentration impurity layer is formed. forming a first high concentration impurity layer so as to cover the silicate glass; and performing heat treatment to diffuse the second conductivity type impurity contained in the silicate glass into the silicon substrate to remove the remainder of the low concentration impurity layer. while covering the first
forming a second high concentration impurity layer contiguous with the high concentration impurity layer constituting the source/drain region of the nonvolatile memory element; and forming an interlayer insulating film on the entire surface of the first and second element forming regions. 1. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit having a non-volatile memory element, the method comprising the steps of: forming a contact window, and further applying metal wiring.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5449634A (en) * 1992-10-27 1995-09-12 Nec Corporation Method of fabricating non-volatile semiconductor memory device
US6534355B2 (en) 1998-11-26 2003-03-18 Nec Corporation Method of manufacturing a flash memory having a select transistor

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US5449634A (en) * 1992-10-27 1995-09-12 Nec Corporation Method of fabricating non-volatile semiconductor memory device
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