JPH03278583A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH03278583A
JPH03278583A JP7988490A JP7988490A JPH03278583A JP H03278583 A JPH03278583 A JP H03278583A JP 7988490 A JP7988490 A JP 7988490A JP 7988490 A JP7988490 A JP 7988490A JP H03278583 A JPH03278583 A JP H03278583A
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JP
Japan
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film
gate electrode
silicon oxide
insulating film
bpsg
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JP7988490A
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Noboru Sato
昇 佐藤
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NEC Corp
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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〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に浮遊ゲート
電極を有する不揮発性記憶装置の製造方法に関する。
〔従来の技術〕
制御ゲート電極(コントロールゲート電極)と浮遊ゲー
ト電極(フローティングゲート電極)とからなる積層構
造のゲート電極を有する不揮発性記憶装置の従来の製造
方法おいて、特に樹脂封止して用いる不揮発性記憶装置
の従来の製造方法に関して、第3図に示す縦断面図を参
照して説明する。
まず、P型半導体基板1にP型導電層2.チャネルスト
ッパーであるところのP1型導電層5゜フィールドシリ
コン酸化膜6.第1のゲートシリコン酸化膜8を形成し
、N+型のポリシリコンからなるフローティングゲート
電極9a、第2のゲートシリコン酸化膜10.N+型の
ポリシリコンからなるコントロールゲート電極11aに
より楕成される積層構造のゲート電極を形成し、積層構
造のゲート電極の表面に熱酸化によるシリコン酸化膜2
0を形成した後、積層構造のゲート電極をマスクに用い
た砒素のイオン注入によりソース・ドνインとなるN“
型導電層12を形成する。
次に、第1の絶縁膜であるBPSG膜13b。
第2の絶縁膜であるシリコン窒化膜14a、第3の絶縁
膜であるBPSG膜15aを順次堆積し、3層構造の眉
間絶縁膜を形成する。
次に、フォトレジストを用いて同一のパターンによりB
PSG膜15a、シリコン窒化膜14a、BPSG膜1
3bにコンタクトホールを開口し、開孔部のP型半導体
基板1表面にシリコン酸化膜(図示せず)を形成した後
、燐のイオン注入によりN+″型導電導電層17成し、
開孔部のP型半導体基板1表面のシリコン酸化膜をウェ
ットエツチングにより除去してからアルミニウム電極1
8を形成し、第3図に示した構造の半導体装置を得る。
積層構造のゲート電極上に形成した3層構造の絶縁膜に
おいて、第2の絶縁膜としてシリコン窒化膜14aを採
用するのは、外部からの不純物(特に、イオン系不純物
)の侵入によりフローティングゲート電極9aに蓄積さ
れた電荷が減少する現象を防止するためであり、このシ
リコン窒化膜14aは記憶保持特性に関して重要な役割
を果している。
しかし、シリコン窒化膜14aの下層に形成されている
第1の絶縁膜であるところのBPSG膜13bを設けず
に、シリコン酸化膜14aを直接積層構造のゲート電極
に近接させると、シリコン窒化膜14aが注入電荷発生
源であるチャネル方向のドレイン端に極度に近すいてい
るため、注入電荷の一部がリコン窒化膜14aに注入さ
れる。この場合、不揮発性記憶装置のデータ消去を行な
うためのUV照射を行なっても、フローティングゲート
電極9aからの注入電荷の放出は起りにくくなり、結果
として消去不良を誘発することになる。このため、シリ
コン窒化膜14aが注入電荷発生源であるチャネル方向
のドレイン端に極度に近すかぬようにする必要が生じ、
−手段としてシリコン窒化M!A 14 aの下層に第
1の絶縁膜であるところのBPSG膜13bを設けてい
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来の不揮発性記憶装置の製造方法は、BPS
G膜15a、シリコン窒化膜14a。
BPSG膜13bからなる3層構造の眉間絶縁膜に対し
、同一のフォトレジストパターンを用いてのドライエツ
チングによりコンタクトホールを開口し、さらに、開孔
部のP型半導体基板1表面にシリコン酸化膜を形成した
後、N++型導電導電層17成し、開孔部のP型半導体
基板1表面のシリコン酸化膜をウェットエツチングによ
り除去してからアルミニウム電極18を形成している。
この開孔部のP型半導体基板1表面のシリコン酸化膜の
ウェットエツチングはバッフアート弗酸系で行なうため
、開孔部における3層構造の眉間絶縁膜の露出面におい
て、シリコン窒化M 14 aはほととエツチングされ
ないがBPSG膜15aBPSG膜13bの露出面は後
退する。このため、下層のBPSG膜13bに対しシリ
コン窒化M 14 aは庇を形成するような形状となり
、このシリコン窒化膜14aの庇形状の存在により、ア
ルミニウム電極18は開孔部を完全に充填することが出
来なくなる。つまり、開孔部の底部におけるるN++型
導電導電層17表面アルミニウム電極18aが堆積され
るが、これはアルミニウム電極18と完全には接続され
ずシリコン窒化膜14aの庇により分断されやすくなる
ことになる。すなわち、アルミニウム電極は開孔部にお
いて断線を起しやすくなる。
さらに、コンタクトホール開孔部側面に下層のBPSG
M13bが露出していることがら、BPSG膜13bを
介して不純物の侵入が起りゃすくなり、その結果、フロ
ーティングゲート電極9aに蓄積された注入電荷と侵入
不純物との再結合が起りやすくなり、フローティングゲ
ート電極9aに蓄積された注入電荷の減少が生じゃすく
なる。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体装置上に形成
された積層構造のゲート電極を有する不揮発性記憶装置
の製造方法において、積層構造のゲート電極を形成する
工程と、第1の絶縁膜を堆積する工程と、異方性エツチ
ングにより第1の絶縁膜からなるスペーサを積層構造の
ゲート電極の側壁に形成する工程と、第2の絶縁膜、第
3の絶縁膜を順次堆積する工程とを有している。
〔実施例〕
次に本発明について図面を参照して説明する6第1図(
a)〜(h)は本発明の第1の実施例を示す工程順縦断
面図である。
まず、P型半導体基板1上に、熱酸化法により0.8〜
1.0μmの膜厚のシリコン酸化膜(図示せず)を形成
し、フォトリソグラフィ技術により選択的にこのシリコ
ン酸化膜を開口する。さちに熱酸化を行ないこの間孔部
に1000〜2000人の膜厚のシリコン酸化膜(図示
せず)を形成し、続いて100keVの加速エネルギー
 、lQ13cm””のドース量によるボロンのイオン
注入を行ない、さらに熱処理を施してP型導電層2を形
成する。次に、上記の2種類のシリコン酸化膜を全面除
去し、再度熱酸化法により500〜1000人程度の膜
厚の程度コン酸化膜3を形成し、続いて1000〜20
00λ程度の膜厚のシリコン窒化膜4をCVD法により
堆積し、フォトリングラフィ技術によりこのシリコン窒
化膜4をパターンニングするし第1図(a)〕。
次に、イオン注入によりチャネルストッパーであるとこ
ろのP+型導電層5を形成し5熱酸化法により0.8〜
1.0μm程度の膜厚のフィールドシリコン酸化膜6を
選択的に形成する。このとき同時にシリコン窒化膜4の
表面にもシリコン酸化膜7が形成される〔第1図(b)
〕。
次に、シリコン酸化M7.シリコン窒化M4゜シリコン
酸化膜3を順次ウェットエツチングにより除去した後、
熱酸化法により300〜700人程度の膜厚程度1のゲ
ートシリコン酸化膜8を形成し、続けてLPCVD法に
より3000〜6000λ程度の膜厚のポリシリコン膜
を堆積し、燐不純物の熱拡散により層抵抗が10〜30
Ω10程度のN+型のポリシリコン膜9を形成する〔第
1図(C)〕。
次に、フォトリソグラフィ技術によりポリシリコン膜9
をパターンニングし、続いて熱酸化法により200〜5
00人程度の膜厚程度2のゲートシリコン酸化膜10を
形成し、さらにLPCVD法により4000〜5ooo
人程度の膜厚のポリシリコン膜を堆積し、燐不純物の熱
拡散により層抵抗が10〜20Ω2/シ一〕程度のN 
”型のポリシリコン膜11を形成する〔第1図(d)〕
次に、異方性ドライエツチングを用いたフォトリングラ
フィ技術により、ポリシリコン膜11ゲートシリコン酸
化膜10.ポリシリコン膜9を順次エツチングし、ポリ
シリコン9からなるフローティングゲート電@9a、ゲ
ートシリコン酸化膜10.ポリシリコン11からなるコ
ントロールゲート電極11aにより構成される積層構造
のゲート電極を形成する。続いて、熱酸化法により20
0〜400人程度の膜厚程度リコン酸化膜20を積層構
造のゲート電極の表面に形成した後、積層構造のゲート
電極をマスクに用いた砒素のイオン注入によりソース・
ドレインとなるN″′型導電導電層12成する。その後
、CVD法(・こより0.2〜10μm程度の膜厚の第
1の絶縁膜であるところのBPSG膜13全13する〔
第11″?!(e)]。
続いて、例えばCF4およびH2からなる混合ガスを用
いた異方性ドライエツチングを利用して第1の絶縁膜で
あるところのBPSG膜13全13チバックすることに
より、積層構造のゲート電極の側壁にBPSG膜13全
13るスペーサ13aを形成する。なお5、二のエッチ
バックにより、スペーサ13aが形成されと領域以外で
はRPSG膜13.ゲートシリコン酸化膜8が除去され
、コンタクトホール形成予定領域ではN+型導電層12
が露呈する。次に、CVD法により100〜400人程
度の膜厚程度2の絶縁膜であるところのシリコン窒化膜
14を堆積する〔第1図(f)〕。
次に、CVD法により0.5〜1.0μm程度の膜厚の
第3の絶縁膜であるところのBPSG[15を堆積し、
900″C程度の温度での熱処理を施す。その後、異方
性ドライエツチングを用いたフォトリソグラフィ技術に
より、BPSG膜15シリコン窒化膜14にコンタクト
ホールを開DL、開孔部のP型半導体基板1表面に50
〜200人の膜厚のシリコン酸化膜16を形成し、70
keVの加速エネルギー −−I Q 15 cm −
2程度のドース量での燐のイオン注入、900℃程度の
熱処理によりN++型導電導電層17成する〔第1 図
 (g)]  。
その後、シリコン酸化膜16をバッフアート弗酸系のウ
ェットエツチングに除去し、スパッタ法によりアルミニ
ウム膜を堆積する。次に、フォトリソグラフィ技術によ
りアルミニウム膜をパターンニングした後、熱処理を行
ないアルミニウム電極18を形成し、半導体装置が完成
する〔第1図(h)〕。
なお、第2の絶縁膜としてシリコン窒化膜、第3の絶縁
膜としてBPSGlliを採用するのは、第1に上述の
シリコン酸化M16のバッフアート弗酸系のウェットエ
ツチングの際に第2の絶縁膜のアンダーエツチングが発
生しないようにするためであり、第2にコンタクトホー
ル開口後の熱処理の際して開孔部上端のテーパーを緩や
かにゆるためである。
第2図は本発明の第2の実施例の半導体装置の製造方法
を説明するための縦断面図である6本実施例においては
、第1の絶縁膜であるところのBPSG膜13を堆積し
、BPSG膜13をエッチバックして積層構造のゲート
電極の側壁にBPSG113からなるスペーサ13aを
形成する。
次に、CVD法により200〜400人程度の膜厚程度
2の絶縁膜であるところの屈折率が1.5〜20程度の
シリコンオキシナイトライド膜19を形成する。その後
の製造工程は第1の実施例と同じである。
本実施例では、第2の絶縁膜としてシリコンオキシナイ
トライド膜を用いることにより、不揮発性記憶装置のデ
ータ消去を行なうための(JV照射を行なう場合、UV
光がシリコン窒化膜に比べて透過しやすくなり、データ
の消去効率が一段と向上するという利点がある7 [、発明の効果〕 以上説明したように本発明は、半導体基板上に形成され
た積層構造のゲート電極を有する不揮発性記憶装置の製
造方法において、積層構造のゲート電極を形成し、第1
の絶縁膜を堆積してがら異方性エツチングにより第1の
絶縁膜からなるスペーサを積層構造のゲート電極の側壁
に形成し、その後第2の絶縁膜、第3の絶縁膜を順次堆
積することにより、コンタクトホールを開口する領域で
は第2の絶縁膜の下層には第1の絶縁膜を含めて絶縁膜
が存在しないことになる。
このため、コンタクトホールの開口後に形成するシリコ
ン酸化膜をウェットエツチングにより除去する際、従来
の製造方法で発生した第2の絶縁膜の下層膜のアンダー
エツチングは起きぬことになり、コンタクトホール開孔
部におけるアルミニウム膜等からなる金属電極の断線は
容易に回避することが可能となる、 また、コンタクトホール開孔部から第1の絶縁膜に不純
物が侵入するという現象も発生せず、その結果、フロー
ティングゲート電極に蓄積された注入電荷と侵入不純物
との再結合により生ずる注入電荷の減少も発生しにくく
なり、記憶保持特性の優れた半導体装置を製造すること
が容易になる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(11)は本発明の第1の実施例の半導
体装置の製造方法を説明するための工程順縦断面図、第
2図は本発明の第2の実施例の半導体装置の製造方法を
説明するための縦断面図、第3図は従来の半導体装置の
製造方法を説明するための縦断面図である。 1・・・P型半導体基板、2・、・P型導電層、3,7
16.20・・・シリコン酸化膜、4,14.14a・
・・シリコン窒化膜、5・・・P+型導電層、6・・・
フイールドシリコン酸化膜、8.10・・・ゲートシリ
コン酸化膜、9,11・・・ポリシリコン膜、9a・・
・フローティングゲート電極、lla・・・コントロー
ルゲート電極、12・・N“導電層、13,13b、1
5.15a・−BPSG膜、L 3 a −スペーサ、
17・・・N++導電層、18.18a・・・アルミニ
ウム電極、19・・・シリコンオキシナイトライド膜。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体基板上に形成された積層構造のゲート電極を
    有する不揮発性記憶装置の製造方法において、前記積層
    構造のゲート電極を形成する工程と、第1の絶縁膜を堆
    積する工程と、異方性エッチングにより前記第1の絶縁
    膜からなるスペーサを前記積層構造のゲート電極の側壁
    に形成する工程と、第2の絶縁膜、第3の絶縁膜を順次
    堆積する工程と、を有することを特徴とする半導体装置
    の製造方法。 2、前記第2の絶縁膜が、シリコン窒化膜あるいはシリ
    コンオキシナイトライド膜であること、を特徴とする請
    求項1記載の半導体装置の製造方法。
JP7988490A 1990-03-28 1990-03-28 半導体装置の製造方法 Pending JPH03278583A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04323829A (ja) * 1991-04-23 1992-11-13 Matsushita Electron Corp 半導体装置及びその製造方法
FR2708146A1 (fr) * 1993-07-19 1995-01-27 Sgs Thomson Microelectronics Cellule à grille flottante à durée de stockage accrue.
US6490019B2 (en) * 2000-02-10 2002-12-03 Lg. Philips Lcd Co., Ltd Reflective liquid crystal display device and the fabricating method thereof

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FR2708146A1 (fr) * 1993-07-19 1995-01-27 Sgs Thomson Microelectronics Cellule à grille flottante à durée de stockage accrue.
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