JPH0367351B2 - - Google Patents

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JPH0367351B2
JPH0367351B2 JP10800482A JP10800482A JPH0367351B2 JP H0367351 B2 JPH0367351 B2 JP H0367351B2 JP 10800482 A JP10800482 A JP 10800482A JP 10800482 A JP10800482 A JP 10800482A JP H0367351 B2 JPH0367351 B2 JP H0367351B2
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JP
Japan
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polycrystalline silicon
pattern
layer
film
resist
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JP10800482A
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Kazuya Nagase
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/788Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with floating gate
    • H01L29/7881Programmable transistors with only two possible levels of programmation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 発明の技術分野 本発明は半導体装置の製造方法に係り、特に
EP−ROM等の製造方法に関する。
(b) 技術背景 EP−ROM等の半導体メモリ装置に於ては、浮
遊ゲートを有する積層多結晶シリコン・ゲート構
造のメモリ・セル用MOSトランジスタ、単層移
結晶シリコン・ゲート構造の周辺回路用MOSト
ランジスタ、多結晶シリコン配線等、積層構造及
び単層構造の多結晶シリコン・パターンが一半導
体基板上に併設される。
(c) 従来技術と問題点 従来上記EP−ROMは次のような方法で形成し
ていた。
即ち第1図イに示すように、フイールド酸化膜
2、ゲート酸化膜3が形成された半導体基板1上
に下層多結晶シリコン層を形成し、パターンニン
グを行つた後、熱酸化を行つて、セル・トランジ
スタ形成領域4上を覆い表面に第1の酸化膜5を
有する第1の多結晶シリコン・パターン6′と、
例えば周辺トランジスタ形成領域7上に、表面に
第1の酸化膜5を有する多結晶シリコン単層ゲー
ト電極8を形成する。
次いで第1図ロに示すように、該基板上に上層
多結晶シリコン層9′を形成し、該上層多結晶シ
リコン層9′上に積層ゲートに対応する第1のレ
ジスト・パターン10a及び、例えば上層多結晶
シリコン配線に対応する第1のレジスト・パター
ン10bを形成する。
そして前記レジスト・パターン10a,10b
をマスクにしてドライエツチング法により上層多
結晶シリコン層9′のパターンニングを行い、第
1図ハに示すように積層ゲートに於ける多結晶シ
リコン・コントロール・ゲート電極9a及び多結
晶シリコン配線9bを形成する。なお該ドライエ
ツチングによつてレジスト・パターン10a,1
0bの上層部には数100〔Å〕程度の厚さのレジス
ト変質層11が形成される。
次いで第1図ニに示すように、レジスト・パタ
ーン10a,10bを有する該基板上に、セル・
トランジスタ形成領域4上の第1の多結晶シリコ
ン・パターン6を表出する開孔12を有する第2
のレジスト膜13を形成する。
そして該第2のレジスト膜13及び第1のレジ
スト・パターン10aをマスクにして開孔12内
に表出している第1の多結晶シリコン・パターン
6′上の第1の酸化膜5をウエツト・エツチング
法で除去した後、ドライエツチング法で第1の多
結晶シリコン・パターン6を選択エツチングし
て、第1図ホに示すように積層ゲートに於ける浮
遊ゲート電極6を形成する。
そして第2のレジスト膜13及び第1のレジス
ト・パターン10a,10bを除去し、次いでゲ
ート酸化膜3の表出領域及び多結晶シリコン単層
ゲート電極8上の第1の酸化膜5をウエツトエツ
チング法で除去し、第1図ヘに示すようにセル・
トランジスタ形成領域4上に、ゲート酸化膜(第
1のゲート酸化膜)3、多結晶シリコン・浮遊ゲ
ート電極6、第1の酸化膜(第2のゲート酸化
膜)5、及び多結晶シリコン・コントロール・ゲ
ート電極9aが順次積層されてなる積層ゲート
を、周辺トランジスタ形成領域7上にゲート酸化
膜3を下部に有する多結晶シリコン単層ゲート電
極8を、又フイールド酸化膜2上に多結晶シリコ
ン配線9bを形成していた。
しかし上記従来方法に於ては、前述したように
第1のレジスト・パターン10a,10bをマス
クにして上層多結晶シリコン層9をドライエツチ
ングする際、第1図ハに示すように、該レジス
ト・パターン10a,10bの上層部にレジスト
変質層11が形成される。そしてこの変質層11
はレジスト液をはじく性質があるため、第1のレ
ジスト・パターンが接近して配設されている領
域、例えば第1図ニに於ける14の領域等に於てレ
ジスト液がはじかれて第2のレジト膜13の欠除
部が形成され、該第2のレジスト膜13をマスク
にして第1の酸化膜5及び第1の多結晶シリコ
ン・パターン6′をエツチングする際、前記第2
のレジスト膜欠除部に表出せしめられる周辺トラ
ンジスタの多結晶シリコン単層ゲート電極8等、
下層多結晶シリコン層で形成した電極や配線がエ
ツチングされ、断線等を生じて、製造歩留まりの
低下を招くという問題がある。
又上記レジスト変質層11は第1図ニ乃至第1
図ホの工程に於て、第1の多結晶シリコン・パタ
ーン6′上の第1の配線膜5をウエツトエツチン
グし水洗した際、第1のレジスト・パターン10
a上から剥脱細片化して、第1の多結晶シリコ
ン・パターン6′上に被着し、第1の多結晶シリ
コン・パターン6′のドライエツチングを阻害し
てセル・トランジスタ形成領域4上に多結晶シリ
コン膜を残留させる。そのため後工程に於てソー
ス・ドレイン領域が異常に形成されてトランジス
タの電気的特性が損われ、製造歩留まりが低下す
るよいう問題もあつた。
(d) 発明の目的 本発明の目的は、上記問題点を除去したEP−
ROM等、多結晶シリコン積層ゲート電極と多結
晶シリコン単層ゲート電極、多結晶シリコン配線
等が併設される半導体装置の製造歩留まりを向上
せしめることにある。
(e) 発明の構成 即ち本発明は半導体基板上に積層多結晶シリコ
ン・パターンと単層多結晶シリコン・パターンを
併設せしめる半導体装置の製造方法に於て、絶縁
膜が形成された半導体基板上に少なくとも積層多
結晶シリコン・パターンが配設される素子領域上
を選択的に覆う下層多結晶シリコン・パターンを
形成し、該下層多結晶シリコン・パターンの表面
に第1の酸化膜を形成した後、該半導体基板上に
上層多結晶シリコン層を形成し、該上層多結晶シ
リコン層上に第2の酸化膜を形成し、該上層多結
晶シリコン層上に積層パターンに対応するレジス
ト・パターンと単層パターンに対応するレジス
ト・パターンを形成し、これらレジスト・パター
ンをマスクにして(好ましくはウエツト・エツチ
ング法により)前記第2の酸化膜を選択的に除去
した後、(好ましくはドライ・エツチング法で)
上層多結晶シリコン層のパターンニングを行い、
前記レジスト・パターンを除去した後、該基板上
に前記下層多結晶シリコン・パターンを表出する
開孔を有するレジスト膜を形成し、該レジスト膜
と該開孔内に表出する下層多結晶シリコン・パタ
ーン上に形成されている上層多結晶シリコン・パ
ターン上の第2の酸化膜とをマスクにして、ドラ
イ・エツチング法により該下層多結晶シリコン・
パターンを選択エツチングする工程を有すること
を特徴とする。
(f) 発明の実施例 以下本発明を一実施例について、第1図イ及び
第2図イ乃至ヘに示す工程断面図を用いて詳細に
説明する。
本発明の方法を用いてEP−ROMを形成するに
際しては、第1図イに示すように通常のLOCOS
法等を用いて半導体基板1上にフイールド酸化膜
2を選択的に形成し、表出せしめられたセル・ト
ランジスタ形成領域4及び周辺トランジスタ形成
領域7上に熱酸化法によりゲート酸化膜3を形成
する。そして該基板上に化学気相成長(CVD)
法により例えば厚さ4000〜5000〔Å〕程度の下層
多結晶シリコン層を形成し、通常のフオト・エツ
チング技術によりパターンニングを行つて、セ
ル・トランジスタ形成領域4上に該領域を覆う第
1の多結晶シリコン・パターン6′を、又周辺ト
ランジスタ形成領域7上に多結晶シリコン単層ゲ
ート電極8を形成し、次いで熱酸化を行つて第1
の多結晶シリコン・パターン6′及び多結晶シリ
コン単層ゲート電極8の表面の厚さ700〜1000
〔Å〕程度の第1の酸化膜5を形成する。
次いで第2図イに示すように、該基板上に
CVD法を用いて例えば厚さ4000〜5000〔Å〕程度
の上層多結晶シリコン層9′を形成し、次いで熱
酸化法を用いて該上層多結晶シリコン層9′上に、
厚さ例えば700〜1000〔Å〕程度の第2酸化膜15
を形成した後、該上層多結晶シリコン層9′上に
積層ゲートに対応する第1のレジスト・パターン
10a及び例えば上層多結晶シリコン配線に対応
する第1のレジストパターン10bを形成する。
なお図に於て、1は半導体基板、2はフイルド
酸化膜、3はゲート酸化膜、4はセル・トランジ
スタ形成領域、5は第1の酸化膜、6′は第1の
多結晶シリコン・パターン、7は周辺トランジス
タ形成領域、8は単層ゲート電極を示す。
次いで第1のレジスト・パターン10a及び1
0bをマスクにして、先ずふつ酸(HF)系の液
によるウエツト・エツチング法により前記第2の
酸化膜15の表出領域を選択的に除去し、次いで
同レジスト・パターン10a及び10bをマスク
にして四ふつ化炭素(CF4)+酸素(O2)等のエ
ツチング・ガスを用いる通常のプラズマ・エツチ
ングにより表出する上層多結晶シリコン層9′を
選択的にエツチング除去し、次いでHF系の液に
よるウエツト・エツチング手段により表出する第
1の酸化膜5及びゲート酸化膜3をエツチング除
去する。そして第2図ロに示すように第1の多結
晶シリコンパターン6′上に第1の酸化膜(第2
のゲート酸化膜)5を介して積層された上部に第
2の酸化膜15を有するコントロール・ゲート電
極9aを、又フイールド酸化膜2上に第2の酸化
膜15を上部に有する多結晶シリコン配線9bを
形成する。なお10a,10bはレジスト・パタ
ーンで、該プラズマ処理に於て該レジスト・パタ
ーンの上層部に、前述したレジスト変質層11が
形成される。又上記処理により表出された周辺ト
ランジスタ形成領域7上には下部にゲート酸化膜
3を有する多結晶シリコン単層ゲート電極8が形
成される。
次いで第1のレジスト・パターン10a及び1
0bを変質層11と共に除去する。この状態を示
したのが第2図ハで、同図に於て6′は第1の多
結晶シリコン・パターン、5は第1の酸化膜(第
2のゲート酸化膜)、9aは多結晶シリコン・コ
ントロール・ゲート電極、9bは多結晶シリコン
配線、15は第2の酸化膜を示す。
なお該レジスト除去及び水洗に於ては、変質層
11がレジストパターンと共に除去されるので基
板上に被着残留することはない。
次いで第2図ニに示すように、該基板上に第2
のレジスト膜13を塗布形成し、通常のフオトプ
ロセスを用いて該レジスト膜13に第1の多結晶
シリコン・パターン6′を表出する開孔12を形
成し、CF4+O2をエツチング・ガスとして用いる
通常のプラズマ・エツチング処理により、多結晶
シリコン・コントロール・ゲート電極9a上の第
2の酸化膜15をマスクにして第1の多結晶シリ
コン・パターン6′を選択的にエツチング除去す
る。
そして第2図ホに示すように積層ゲートのパタ
ーンニングが完了する。同図に於て6は多結晶シ
リコン浮遊ゲート電極となる。
なお上記エツチングに際しての第2のレジスト
膜13の塗布に於て、本発明の方法では該第2の
レジスト膜13は、多結晶シリコン配線9b上の
第2の酸化膜15に直かに接して形成される。そ
のため該レジスト膜13がはじかれることがな
い。従つて従来方法のように周辺トランジスタ形
成領域7等下層多結晶シリコン・パターンが形成
されている領域の上部に該レジスト膜13の欠除
部が形成されることがなくなり、これら下層多結
晶シリコン・パターンに欠落、断線等の障害を発
生させることがない。
又前述したように該エツチングに際して変質層
11を上部に有する第1のレジスト・パターン1
0aは存在しないので、従来方法に於て発生して
いた変質層の剥脱被着により第1の多結晶シリコ
ン・パターン6′のパターニング不良も完全にな
くなる。
次いで第2のレジスト膜13を除去した後、
HF系の液で全面エツチングを行い、第2図ヘに
示すように、セル・トランジスタ形成領域4上に
ゲート酸化膜3、多結晶シリコン浮遊ゲート電極
6、第1の酸化膜(第2のゲート酸化膜)5、多
結晶シリコン・コントロール・ゲート電極9aか
らなる積層ゲートを、周辺トランジスタ形成領域
7上にゲート酸化膜3を下部に有する多結晶シリ
コン単相ゲート電極8をフイールド絶縁膜2上に
上層多結晶シリコン層からなる多結晶シリコン配
線9bを形成する。
そして以後図示しないが、通常の方法により上
記ゲート電極をマスクにしてイオン注入法を用い
てセル・トランジスタ形成領域及び周辺トランジ
スタ形成領域にソース・ドレイン領域が形成さ
れ、絶縁膜の形成電極窓開き、アルミニウム配線
の形成等がなされて、EP−ROMが提供される。
(g) 発明の効果 以上説明したように本発明の方法によりば、メ
モリアル・トランジスタのソース・ドレイン形成
領域上に多結晶シリコン層が残留することがない
ので、良質なソース・ドレイン領域が形成でき
る。又積層ゲートを形成する際にメモリセル・ト
ランジスタ形成領域以外に配設されている下層多
結晶シリコンからなる電極や配線を損傷させるこ
とがなくなるので、これら電極、配線等の欠落断
線等が防止される。
従つて本発明によれば、EP−ROM等積層ゲー
ト構造のMOSトランジスタと単層ゲート構造の
MOSトランジスタが一半導体基板上に併設され
る構造の半導体装置の製造歩留まり向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図イ乃至ヘは従来方法の工程断面図で、第
2図イ乃至ヘは本発明の一実施例に於ける工程断
面図である。 図に於て、1は半導体基板、2はフイールド酸
化膜、3はゲート酸化膜、4はセル・トランジス
タ形成領域、5は第1の酸化膜(第2のゲート酸
化膜)、6′は第1の多結晶シリコン・パターン、
6は多結晶シリコン浮遊ゲート電極、7は周辺ト
ランジスタ形成領域、8は多結晶シリコン単層ゲ
ート電極、9′は上層多結晶シリコン層、9aは
多結晶シリコン・コントロール・ゲート電極、9
bは多結晶シリコン配線、10a,10bは第1
のレジスト・パターン、11はレジスト変質層、
12は開孔、13は第2のレジスト膜、15は第
2の酸化膜を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 基板上において第1の絶縁膜を挾んで積層さ
    れた上下導体層を順次パターニングするに際し、
    上層導体層上に第2の絶縁膜を形成してから該第
    2絶縁膜上に第1のマスク膜パターンを形成し、
    該第1マスク膜で覆われていない部分の第2絶縁
    膜と上層導体層を順次エツチングしてパターニン
    グし、しかる後第2絶縁膜の少なくとも一部を露
    出する第2のマスク膜パターンを形成してから、
    該第2絶縁膜と該第2マスク膜のいずれによつて
    も覆われていない部分の下層導体層をエツチング
    してパターニングする工程を含むことを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。 2 半導体基板上に積層多結晶シリコン・パター
    ンと単層多結晶シリコン・パターンを併設せしめ
    るに当り、絶縁膜が形成された半導体基板上に、
    少なくとも積層多結晶シリコン・パターンが配設
    される素子領域上を選択的に覆う下層多結晶シリ
    コン・パターンを形成し、該下層多結晶シリコ
    ン・パターンの表面に第1の酸化膜を形成した
    後、該半導体基板上に上層多結晶シリコン層を形
    成し、該上層多結晶シリコン層上に第2の酸化膜
    を形成し、該上層多結晶シリコン層上に積層パタ
    ーンに対応するレジスト・パターンと単層パター
    ンに対応するレジスト・パターンを形成し、これ
    らレジスト・パターンをマスクにして前記第2の
    酸化膜を選択除去した後、上層多結晶シリコン層
    のパターニングを行い、前記レジスト・パターン
    を除去した後、該基板上に前記下層多結晶シリコ
    ン・パターンを表出する開孔を有するレジスト膜
    を形成し、該レジスト膜と該開孔内に表出する下
    層多結晶シリコン・パターン上に形成されている
    上層多結晶シリコン・パターン上の第2の酸化膜
    とをマスクにして、ドライ・エツチング法により
    該下層多結晶シリコン・パターンを選択エツチン
    グする工程を有することを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
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JP2011129936A (ja) * 2011-01-06 2011-06-30 Renesas Electronics Corp 半導体装置の製造方法、フラッシュメモリの製造方法、およびスタティックランダムアクセスメモリの製造方法ならびにフラッシュメモリ

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