JPH033274A - 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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JPH033274A
JPH033274A JP13655689A JP13655689A JPH033274A JP H033274 A JPH033274 A JP H033274A JP 13655689 A JP13655689 A JP 13655689A JP 13655689 A JP13655689 A JP 13655689A JP H033274 A JPH033274 A JP H033274A
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arsenic
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Yoshikazu Kojima
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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〕 この発明は、コンピュータなどに用いられている半導体
装置の製造方法に関する。
〔発明の概要〕
この発明は、少なくとも2つのゲート電極を電気的に直
列に接続したドユアルゲート構造の半導体装置の製造方
法において、段差のある一方のゲート電極用のf薄膜に
斜めのイオン注入することにより部分的に濃度の異なる
領域を形成し、その薄膜をエッチバックすることにより
濃度の異なる領域を部分的に残してドユアルゲート電極
の各々のゲート長を精度良く加工するようにしたもので
ある。
(従来の技術〕 従来、第2図に示すように、2つ以上のゲート電極を電
気的に接続した電界効果型M OS (MetalOx
ide −Semiconductor) )ランジス
タの製造方法は、P型半導体基板1の上にゲート絶縁P
1412を介して浮遊ゲート電極13及び制御ゲート電
極14を同一マスクを用いて加工した後に、選択ゲート
絶縁膜17を介して選択ゲート電極を他のマスクを用い
て加工し、選択ゲート電極18と、浮遊ゲート電極13
に対してそれぞれ自己整合的にN9形のソース領域19
とドレイン領域11を形成する製造方法が知られている
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、従来の半導体装置の製造方法においては、浮遊
ゲート電極13と選択ゲート電極18とが自己整合的に
加工されていないために、トランジスタを縮小するとバ
ラツキが大きくなるという欠点があった。
そこで、この発明は従来のこのような欠点を解決するた
めに、選択ゲート電極18及び浮遊ゲート電極13を縮
小してもトランジスタのバラツキが大きくならない微細
化及び高集積化に通した半導体装置の製造方法を目的と
している。
(1!!!を解決するための手段〕 上記課題を解決するために、この発明は浮遊ゲート電極
を加工した後に、選択ゲート電極用薄膜を形成し、不純
物を斜めイオン注入によりドーピングしてシャドー効果
により部分的に濃度の異なる領域を形成し、さらに等方
性エツチングによりエッチバックすることにより、部分
的に?1度の異なる領域を残して選択ゲート電極とする
ことにより、浮遊ゲート電極と選択ゲート電極とを自己
整合的に加工できるようにした。
〔実施例〕
以下に、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図(a)〜f8)は、本発明の半導体装置の製造方
法を示した各工程での半導体の断面図である。N型MO
Sトランジスタの場合について説明する。
第1図+8+のように、P型シリコン基11の表面にゲ
ート絶縁膜用薄膜2.浮遊ゲート電極用薄膜3、制御ゲ
ート絶縁膜用薄膜4及び制御ゲート電極用薄膜5を順次
形成し、さらに、浮遊ゲート電極及び制御ゲート電極を
加工するためのマスクとしてレジスト(悪光膜)パター
ン6をフォトリソグラフィー技術によりパターニングす
る0例えば、ゲート絶縁膜用薄膜2としては、約100
〜200人のシリコン酸化膜、浮遊ゲート電極用薄膜3
としては、約2000〜3000人のN0型多結晶シリ
コン膜、制御ゲート絶縁膜用薄膜4としては、約100
人のシリコン酸化膜と約150人のチン化シリコン膜と
約30人のシリコン酸化膜との複合絶縁膜、制御ゲート
電極用薄膜5としては、約3000人のN゛型多結晶シ
リコン膜を形成する。ここで、制御ゲート絶縁膜用薄膜
4としては、シリコン酸化膜を用いてもよいし、制御ゲ
ート電極用薄膜5としては、タングステンのような金属
、あるいはタングステンシリサイドのようなシリサイド
膜でもよい。次に、第1図(blのように、レジストパ
ターン6をマスクとして、異方性エツチングすることに
より、浮遊ゲート電極3A及び制御ゲート電極5Aを残
す。次に、第1図[01に示すように、選択ゲート電極
用薄l118を形成し、ヒ素の斜めイオン注入を行う。
リンは拡散係数が大きいために濃度分布を形成しにくい
。ヒ素は拡散係数が小さいので濃度分布を形成しやすい
、第1図(C1のように、浮遊ゲート電極3A及び制御
ゲート電極5Aの加工により両方の膜厚に対応した段差
(浮遊ゲート電極3Aの約2000〜3000人と制御
ゲート電極5Aの約3000人による約6000人の段
差)が存在する。イオン注入したヒ素が選択ゲート電極
用薄膜8の底部までドーピングされるようにイオン注入
あるいは熱拡散する。基板1に対して、注入角度θでイ
オン注入すると、イオン注入は方向性があるために、シ
ャドー効果により、f$遊ゲート電極3A及び制御ゲー
ト電極5Aの片側の側壁に次式で近催される長さLlの
ヒ素の低濃度領域が形成される。
Lに段差Xtanθ十t S     ・fi+ここで
、t6は選択ゲート電極用薄膜8の膜厚である。選択ゲ
ート電極用薄膜8としては、多結晶シリコン膜でもよい
し、金属くもよい。
例えば、t、−3000人1段差−600OA 、  
θ=7゜とすると、Lに3500人のヒ素の低不純物領
域8Bが形成される。従って、選択ゲート電極用薄膜8
が、多結晶シリコン膜の場合は、ヒ素がドーピングされ
た領域に対してヒ素の低濃度領域8Bは、エツチング速
度が非常に遅いために、第1図+d+のように、エツチ
ング処理により選択的に低濃度領域8Bを残すことがで
きる。エツチングは異方性の小さい加工が良い、他の段
差に不必要な領域を残さないためである。従って、選択
ゲート電極8Aを、浮遊ゲート電極3Aに対して自己整
合的に加工できる。ヒ素のドーピング前の選択ゲート電
極用薄膜8として、P°型の多結晶シリコン膜を用いて
も同様に加工できる。また、その選択ゲート電極7Aの
長さは、+11式に従って制御することができる。
次に、第1図telに示すように、選択ゲート電極8A
及び浮遊ゲート電極3Aに対してN型の不純物を基板表
面にドーピングすることにより、N型ソース領域9及び
ドレイン領域10を形成できる。
第1図telのように、選択ゲート電i8Aによって制
御されるチャネル長L1と浮遊ゲート電極3Aによって
制御されるチャネル長L2とを電気的に接続した浮遊ゲ
ート電極型半導体不揮発性メモリである半導体装置が形
成できる。本発明の半導体装置の製造方法によれば、半
導体装置の特性に影響するチャネル長L1とチャネル長
L2を精度高く加工できる。従って、チャネル長L1及
びL2を縮小した高集積化に通した半導体装置を達成で
きる。第1図fa)〜(e)に示した本発明の半導体装
置の製造方法は、チャネル長L1を長くするために、チ
ャネル長L1の長くしやすい段差を大きくした浮遊ゲー
ト電極3Aと制御ゲート電極5Aとの二重構造の半導体
不揮発性メモリを例にして説明したが、−船釣なドユア
ルゲート構造の半導体装置についても通用できる。第3
図は、本発明の他の半導体装置の製造方法を用いた一船
釣ドユアルゲート構造のMO3I−ランジスタの断面図
を示す。
第1図telの半導体不運発性メモリと異なり、段差が
一層ゲート電極23であるだけ小さくなるために、選択
ゲート電極18の残りは小さくなる。各領域は、第1図
telと同じである。制御ゲート電極5Aがない構造で
ある。しかし、段差が小さい場合には、+11式より、
θを大きくすることにより、選択ゲート電極18の長さ
を大きく加工できる。次に、本発明は片側にのみサイド
ウオールを形成できる利点を用いて、非対象の不純物領
域を形成したトランジスタも形成できる。第4図+al
〜(dlを用いて説明する。第4図(5)に示すように
、ゲート絶縁膜112Aを介してゲート電極123をパ
ターニング後、N型不純物をドーピングしてN−eJl
域121を形成する。
次に、第4図(b)のように、絶縁膜117を介して多
結晶薄膜118を形成し、ヒ素の斜めイオン注入により
ヒ素の低7a度領域118Bを形成する。次に、多結晶
シリコンl+!11Bを等方性エツチングすることによ
り、ヒ素の低濃度5責域118Aを残して、第4図fe
)のように形成する。次に、低1度多結晶シリコン領域
118A及びゲート電極123に対して自己整合的にP
型シリコン基板111の表面にN゛型ソース領域110
及びドレイン領域119を形成する。ヒ素の低濃度結晶
シリコン領域118Aに下にN−jM域121が自己整
合的に形成できることにより、第4図(diのように、
電気的にはN゛型のソース領域110とN”形のドレイ
ン領域121 とゲートを極123とから成る非対象の
MOS)ランジスタを形成している。ドレイン領域のみ
N−型に形成することにより、ホットエレクトロンの発
生を防止した偉績性の高いMOSトランジスタを形成で
きる。
第5図は、他の半導体装置の構造で浮遊ゲート電13A
と制御ゲート電極5Aを重ねて段差を大きくした構造で
、さらに、選択ゲート電極8Aの下に自己整合的に基板
1より71い71′N度のP型不純物領域221をホッ
トエレクトロンを発生しやすくするために形成した例で
ある。第1図telの半導体装置に、不純物領域221
をiff加した構造である。
本発明の製造方法を用いることにより、特性のバラツキ
の少ない半導体装置を容易に製造できる。
本発明の説明に、イオン注入粒子として拡散係数の小さ
なヒ素を用いたが、他の粒子を用いて選択ゲート電極用
薄膜にイオン注入による結晶状態の分布を形成し、その
エツチング速度の違いを利用しても実施できる。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明したように、ドユアルゲート構造の
半導体装置の製造方法に関して、段差のある一方のゲー
ト電極にヒ素を斜めイオン注入することにより部分的に
ヒ素の低不純物領域を形成し、そのヒ素の低不純物領域
を異方性の小さいエツチング処理のエッチバンクにより
選択的に残すことにより、バラツキの小さい、高集積化
に適したドエアルゲート型MOSトランジスタを可能に
する効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図ial〜(e)はこの発明にかかる半導体装置の
製造方法の工程順断面図、第2図は従来の半導体装置の
製造方法で形成された半導体装置の断面図、第3図は本
発明の他の半導体装置の製造方法を用いた半導体装置の
断面図であり、第4図fat〜(dlは本発明のさらに
他の半導体装置の製造方法の工程順断面図、第5図は本
発明のさらに他の半導体装置の製造方法による半導体装
置の最終工程断面図である。 1 ・ ・ 2A ・ 3A・ 5A・ 8A ・ 9 ・ ・ 10・ ・ P型シリコン基板 ゲート絶縁膜 浮遊ゲート電極 制御■ゲート電極 選択ゲート電極 Nゝ型ソース領域 N゛型ドレイン領域 以上

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1導電型の第1の半導体領域の表面に第1のゲート絶
    縁膜用薄膜、浮遊ゲート電極用薄膜、第2のゲート絶縁
    膜用薄膜及び制御ゲート電極用薄膜を順次形成する工程
    と、前記制御ゲート電極用薄膜上に感光薄膜をパターニ
    ングする工程と、前記感光膜をマスクとして前記制御ゲ
    ート電極用薄膜、前記第2のゲート絶縁膜用薄膜、前記
    浮遊ゲート電極用薄膜を順次エッチングすることにより
    、前記制御ゲート電極用薄膜、前記第2のゲート絶縁膜
    用薄膜及び前記浮遊ゲート電極用薄膜からそれぞれ制御
    ゲート電極、第2のゲート絶縁膜及び浮遊ゲート電極を
    形成する工程と、選択ゲート絶縁膜用薄膜を形成する工
    程と、前記選択ゲート絶縁膜用薄膜を介して選択ゲート
    電極用薄膜を形成する工程と、前記選択ゲート電極用薄
    膜に斜めイオン注入により不純物をドーピングする工程
    と、前記選択ゲート電極用薄膜をエッチングすることに
    より前記選択ゲート電極用薄膜の濃度の異なる領域を部
    分的に残し、前記濃度の異なる領域を選択ゲート電極と
    する工程と、前記選択ゲート電極及び前記浮遊ゲート電
    極に対して自己整合的に前記第1の半導体領域表面に互
    いに間隔を置いて第2導電型のソース領域及びドレイン
    領域を形成する工程とから成る半導体装置の製造方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992016020A1 (en) * 1991-03-06 1992-09-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Non-volatile semiconductor memory cell having gate electrode on sidewall of gate electrode part
JPH05343696A (ja) * 1992-06-09 1993-12-24 Nippondenso Co Ltd 電気的に書込み可能な不揮発性半導体記憶装置
JPH06204495A (ja) * 1992-10-30 1994-07-22 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 電気的に消去可能なプログラム可能読取り専用フラッシュ・メモリ
JPH08140810A (ja) * 1994-09-21 1996-06-04 Gifu Plast Ind Co Ltd フード付容器のフード取付構造
JP2018511179A (ja) * 2015-03-26 2018-04-19 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 フィードフォワード双方向注入されたスプリットゲートフラッシュメモリセル

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