JPH0521805A - 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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JPH0521805A
JPH0521805A JP16856191A JP16856191A JPH0521805A JP H0521805 A JPH0521805 A JP H0521805A JP 16856191 A JP16856191 A JP 16856191A JP 16856191 A JP16856191 A JP 16856191A JP H0521805 A JPH0521805 A JP H0521805A
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conductive film
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transistor
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JP16856191A
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Kenichi Kanazawa
賢一 金澤
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置の製造方法に関し,副作用なく高
速化できる電気的に消去可能なMOS型不揮発性半導体
記憶装置の製造方法の提供を目的とする。 【構成】 セルトランジスタと周辺トランジスタを含む
半導体装置の製造において,セル部のゲート絶縁膜2上
に第1の導電膜の蓄積電極10及び第2の導電膜の制御電
極11をこの順に形成する工程と,蓄積電極10,制御電極
11及び周辺部ゲート絶縁膜2上の第2の導電膜を酸化し
て,表面に絶縁膜12を形成する工程と, マスクを用いて
周辺部の絶縁膜12及び第2の導電膜をエッチングして,
第2の導電膜のゲート電極13を形成する工程と, 全面に
導電膜を堆積した後異方性エッチングにより,蓄積電極
10側面及び制御電極11側面の絶縁膜12に接する導電膜側
壁16及びゲート電極13側面に接する導電膜側壁17を形成
する工程を有するように構成する。また,第2の導電膜
はポリサイド膜であるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
係り,特に電気的に消去可能なMOS型不揮発性半導体
装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電気的に消去可能なMOS型不揮発性半
導体装置は,一般的にEEPROMとFLASHEEP
ROMの2種類がある。今後の市場動向としては,高集
積化し易い点やコストの点で一括消去型のFLASHE
EPROMの市場が増えるものと見られている。しか
し,FLASHEEPROMはEEPROMと違い,セ
ルトランジスタはセレクトトランジスタがなくメモリト
ランジスタだけの構成となっている。
【0003】図3はFLASHEEPROMの回路図
で,Gはゲート(ワード線),Dはドレイン(ビット
線),Sはソース(GND)を表す。メモリセルは,た
だ一個のFLASHEEPROMだけからなり,セレク
トトランジスタを含まないため,問題として以下の点が
上げられる。
【0004】過消去のためメモリトランジスタがノー
マリーオンの状態となり,読出し時に一つのトランジス
タだけを選択できない。消去後のしきい値電圧がばら
つき,センスがしにくくなる。
【0005】そこで,これらの問題を解決するために,
メモリトランジスタに導電体の側壁を形成し,この側壁
をセレクトトランジスタのゲート電極として使用する構
造が提案されている。
【0006】図4(S1)〜(S6), (P1)〜 (P6) 及び図5(S
7), (P7)は,セレクトトランジスタのゲート電極となる
導電膜側壁を持つメモリトランジスタと周辺トランジス
タを同時に形成する従来例を示す工程順断面図(その
1),(その2)であるが,以下,これらの図を参照し
ながら従来例工程の概略を説明する。
【0007】図中,S1〜S7はセルトランジスタの製造工
程であり,P1〜P7は周辺トランジスタの製造工程であ
る。 図4(S1), (P1)参照 Si基板1にゲート酸化膜2を形成する。3は周辺部を
区画するフィールド酸化膜を表す。周辺部をマスク6で
覆い,セル部のゲート酸化膜2上に,CVD法によりポ
リSi膜4及びSiO2 膜5を順次成長する。
【0008】図4(S2), (P2)参照 マスク6を除去し,基板全面にCVD法によりポリSi
膜7aを成長する。 図4(S3), (P3)参照 ゲート電極をパターニングするためのマスク(図示せ
ず)を用いてポリSi膜7a,SiO2 膜5,ポリSi膜
4を異方性エッチングし,セル部にポリSi膜4の蓄積
電極10, ポリSi膜7aの制御電極11a,周辺部にポリSi
膜7aのゲート電極14a を形成する。
【0009】全面を熱酸化して,制御電極11a の上面と
側面,蓄積電極10の側面及び周辺部のゲート電極14a 上
面と側面にSiO2膜12を形成する。 図4(S4), (P4)参照 マスク(図示せず)を用いてセル部のドレイン領域と周
辺部のソース・ドレイン領域にN型イオン例えばP+
イオン注入し,セル部にドレイン13,周辺部にソース・
ドレイン15を形成する。
【0010】図4(S5), (P5)参照 CVD法により全面にポリSiを堆積し,異方性エッチ
ングにより蓄積電極10及び制御電極11a の側面のSiO
2 膜12上に導電膜側壁16, ゲート電極14a 側面のSiO
2 膜12上に導電膜側壁17a を形成する。
【0011】図4(S6), (P6)参照 セルトランジスタのドレイン領域を覆うマスク18を形成
し, さらに導電膜側壁16,17a をマスクにしてセルトラ
ンジスタのソース領域及び周辺トランジスタのソース・
ドレイン領域にAs+ を高濃度にイオン注入し,セルト
ランジスタのソース19及び周辺トランジスタのソース・
ドレイン20を形成する。
【0012】図5(S7), (P7)参照 全面にCVD法により,SiO2 膜21, PSG膜22を順
次形成する。セルトランジスタのソース19及び周辺トラ
ンジスタのソース・ドレイン20を露出する開孔を形成
し,Alをスパッタしそれをパターニングしてソース電
極23及びソース・ドレイン電極24を形成する。
【0013】全面にパシベーション膜25を形成して工程
を終了する。蓄積電極10及び制御電極11a 側面のSiO
2 膜12上の導電膜側壁16は,セレクトトランジスタのゲ
ート電極となる。
【0014】ところで,上述の従来法では,セレクトト
ランジスタのゲート電極となる導電膜側壁16の形成の
際,周辺トランジスタのゲート電極14a側面のSiO2
膜12上にも導電膜側壁17a が形成される。この導電膜側
壁17a は不要のものであり,このような浮遊状態の導電
体が周辺トランジスタの素子領域に残留することは高信
頼性を確保する観点から望ましくない。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】本発明は,上記の問題
を解決するために,セルトランジスタと周辺トランジス
タの形成を同時に進めながら,周辺トランジスタのゲー
ト電極14a 側面に浮遊状態の導電体を残さないようにす
る製造方法を提供することを目的とする。
【0016】また,セルトランジスタの制御電極と周辺
トランジスタのゲート電極を高速化の図れるポリサイド
で形成する方法を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】図1(S1)〜(S6), (P1)〜
(P6)及び図2(S7)〜(S9), (P7)〜(P9)は,実施例を示す
工程順断面図(その1)及び(その2)である。
【0018】上記課題は,電気的に消去可能な不揮発性
半導体記憶素子であるセルトランジスタと,該セルトラ
ンジスタに接続する周辺トランジスタを含む半導体装置
の製造において,半導体基板1のセル部のゲート絶縁膜
2上に第1の導電膜4と第1の絶縁膜5をこの順に形成
する工程と,該第1の絶縁膜5上及び該半導体基板1の
周辺部のゲート絶縁膜2上に第2の導電膜7,8を形成
する工程と,マスク9を用いてセル部の該第2の導電膜
7,8と該第1の絶縁膜5と該第1の導電膜4をエッチ
ングし,該第1の導電膜4の蓄積電極10及び該第2の導
電膜7,8の制御電極11を形成する工程と,該蓄積電極
10,該制御電極11及び周辺部の該第2の導電膜8を酸化
して,表面に第2の絶縁膜12を形成する工程と, マスク
を用いて周辺部の該第2の絶縁膜12及び該第2の導電膜
7,8をエッチングして,該第2の導電膜7,8のゲー
ト電極13を形成する工程と, 全面に導電膜を堆積した後
異方性エッチングにより,該蓄積電極10側面及び該制御
電極11側面の第2の絶縁膜12に接する導電膜側壁16及び
該ゲート電極13側面に接する導電膜側壁17を形成する工
程を有する半導体装置の製造方法によって解決される。
【0019】また,前記第2の導電膜7,8はポリサイ
ド膜である半導体装置の製造方法によって解決される。
【0020】
【作用】本発明によれば,周辺トランジスタのゲート電
極13側面の導電膜側壁17はゲート電極13に接して形成さ
れるので,ゲート電極の一部として作用し,浮遊状態の
まま隔離されることがない。したがって,高信頼性が確
保される。しかも,ゲート電極側面の導電膜側壁17をL
DD構造の形成に利用することができるから短チャネル
化に有利となる。
【0021】また,セルトランジスタの制御電極となる
第2の導電膜7,8と周辺トランジスタのゲート電極と
なる第2の導電膜7,8を同時にポリサイド膜で形成す
ることができるから,低抵抗となり高速化が図れる。
【0022】
【実施例】図1(S1)〜(S6), (P1)〜(P6)及び図2(S7)〜
(S9), (P7)〜(P9)は,セレクトトランジスタのゲート電
極となる導電膜側壁を持つメモリトランジスタと周辺ト
ランジスタを同時に形成する実施例を示す工程順断面図
(その1)及び(その2)であるが,以下,これらの図
を参照しながら実施例について説明する。
【0023】S1〜S9はセルトランジスタの製造工程であ
り,P1〜P9は周辺トランジスタの製造工程である。 図1(S1), (P1)参照 P型のSi基板1にゲート絶縁膜2を形成する。ゲート
絶縁膜2はSi基板1を熱酸化することにより形成し,
厚さは例えば, 150Åである。3は周辺部を区画するフ
ィールド酸化膜を表す。
【0024】周辺部をマスク6で覆い,セル部のゲート
絶縁膜2上に,CVD法により第1の導電膜4として厚
さ1000ÅのポリSi膜及び第1の絶縁膜5として厚さ 2
50ÅのSiO2 膜を順次成長する。
【0025】図1(S2), (P2)参照 マスク6を除去し,基板全面にCVD法により第2の導
電膜として厚さ1000ÅのポリSi膜7及び厚さ1000Åの
タングステンシリサイド(WSi2)膜8を順次成長す
る。
【0026】図1(S3), (P3)参照 周辺部を覆い,かつセル部にゲート電極をパターニング
するための開孔を有するマスク9を形成し,マスク9を
マスクにしてセル部の第2の導電膜7,8,第1の絶縁
膜5,第1の導電膜4を異方性エッチングして,第1の
導電膜4からなる蓄積電極10, 第2の導電膜からなる制
御電極11を形成する。制御電極11はポリSi膜7とタン
グステンシリサイド膜8からなるポリサイド膜である。
【0027】図1(S4), (P4)参照 マスク9を除去して全面を熱酸化し,制御電極11の上面
と側面,蓄積電極10の側面及び周辺部のタングステンシ
リサイド層8上面に第2の絶縁膜12として厚さ200Åの
SiO2 膜を形成する。
【0028】マスク(図示せず)を用いてセル部のドレ
イン領域にN型イオン,例えばP+ をイオン注入し,ド
レイン13を形成する。注入条件は,例えば加速エネルギ
ー70keV, ドーズ量1×1015cm-2である。
【0029】図1(S5), (P5)参照 周辺トランジスタのゲート電極をパターニングするため
のマスク(図示せず)を用いて,周辺部の第2の絶縁膜
12,タングステンシリサイド膜8,ポリSi膜7をエッ
チングし,ポリSi膜とタングステンシリサイド膜から
なるポリサイド膜のゲート電極14を形成する。ゲート電
極14をマスクにして周辺トランジスタのソース・ドレイ
ン領域にP+ をイオン注入し,ソース・ドレイン15を形
成する。注入条件は,例えば加速エネルギー60keV,
ドーズ量1×1013cm-2である。
【0030】図1(S6), (P6)参照 CVD法により全面にポリSiを2000Åの厚さに堆積
し,異方性エッチングにより蓄積電極10側面及び制御電
極11側面の第2の絶縁膜12上に導電膜側壁16を形成する
と同時に, ゲート電極14側面に導電膜側壁17を形成す
る。
【0031】蓄積電極10側面及び制御電極11側面の第2
の絶縁膜12上の導電膜側壁16は,セレクトトランジスタ
のゲート電極として作用する。 図2(S7), (P7)参照 セルトランジスタのドレイン領域を覆うマスク18を形成
し, さらに導電膜側壁16,17をマスクにしてセルトラン
ジスタのソース領域及び周辺トランジスタのソース・ド
レイン領域にAs+ を高濃度にイオン注入し,セルトラ
ンジスタのソース19及び周辺トランジスタのソース・ド
レイン20を形成する。注入条件は,例えば加速エネルギ
ー70keV, ドーズ量1×1015cm-2である。周辺トラ
ンジスタにはLDD構造のソース・ドレインが形成され
る。
【0032】図2(S8), (P8)参照 セルトランジスタのドレイン13上の導電膜側壁16を片側
(ドレイン側)を除去する。これはセレクトトランジス
タのゲートとして必要のないものである。
【0033】図2(S9), (P9)参照 全面にCVD法により,厚さ1000ÅのSiO2 膜21, 厚
さ5000ÅのPSG膜22を順次形成する。
【0034】セルトランジスタのソース19及び周辺トラ
ンジスタのソース・ドレイン20を露出する開孔を形成
し,Alをスパッタしそれをパターニングしてソース電
極23及びソース・ドレイン電極24を形成する。
【0035】全面にパシベーション膜25を形成して工程
を終了する。なお,セルトランジスタのドレイン13上の
導電膜側壁16の片側は必ずしも除去しなくてもよいが,
不要な導電体を素子領域に残すことは高信頼性を確保す
る上で望ましくない。
【0036】また,タングステンシリサイド膜8はそれ
に限らず,高融点金属のシリサイド膜を使用することが
できる。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように,本発明によれば,
電気的に消去可能なMOS型不揮発性半導体装置として
FLASHEEPROMを,セル部及び周辺部のゲート
電極側面に形成する導電膜側壁の形成方法を工夫するこ
とにより高信頼化,高速化することができる。
【0038】本発明はFLASHEEPROMの高信頼
化,高速化に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】(S1)〜(S6), (P1)〜(P6)は実施例を示す工程順
断面図(その1)である。
【図2】(S7)〜(S9), (P7)〜(P9)は実施例を示す工程順
断面図(その2)である。
【図3】FLASHEEPROMの回路図である。
【図4】(S1)〜(S6), (P1)〜(P6)は従来例を示す工程順
断面図(その1)である。
【図5】(S7), (P7)は従来例を示す工程順断面図(その
2)である。
【符号の説明】
1は半導体基板でありSi基板であってP型Si基板 2はゲート絶縁膜であってゲート酸化膜 3はフィールド絶縁膜であってフィールド酸化膜 4は第1の導電膜であってポリSi膜 5は第1の絶縁膜であってSiO2 膜 6はマスク 7は第2の導電膜であってポリSi膜 7aはポリSi膜 8は第2の導電膜であってタングステンシリサイド膜 9はマスク 10は蓄積電極であってポリSi膜 11は制御電極であってポリサイド膜 11a は制御電極であってポリSi膜 12は第2の絶縁膜であって酸化膜 13はドレインであってセルトランジスタのドレイン 14はゲート電極であってポリサイド膜 14a はゲート電極であってポリSi膜 15はソース・ドレインであって周辺トランジスタのソー
ス・ドレイン 16は導電膜側壁であってセル部の導電膜側壁 17, 17a は導電膜側壁であって周辺部の導電膜側壁 18はマスク 19はソースであってセルトランジスタのソース 20はソース・ドレインであり周辺トランジスタのソース
・ドレインであって高濃度領域 21は絶縁膜であってSiO2 膜 22は絶縁膜であってPSG膜 23はソース電極であってセルトランジスタのソース電極 24はソース・ドレイン電極であって周辺トランジスタの
ソース・ドレイン電極 25はパシベーション膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気的に消去可能な不揮発性半導体記憶
    素子であるセルトランジスタと,該セルトランジスタに
    接続する周辺トランジスタを含む半導体装置の製造にお
    いて, 半導体基板(1) のセル部のゲート絶縁膜(2) 上に第1の
    導電膜(4) と第1の絶縁膜(5) をこの順に形成する工程
    と, 該第1の絶縁膜(5) 上及び該半導体基板(1) の周辺部の
    ゲート絶縁膜(2) 上に第2の導電膜(7, 8)を形成する工
    程と, マスク(9) を用いてセル部の該第2の導電膜(7, 8)と該
    第1の絶縁膜(5) と該第1の導電膜(4) をエッチング
    し,該第1の導電膜(4) の蓄積電極(10)及び該第2の導
    電膜(7, 8)の制御電極(11)を形成する工程と, 該蓄積電極(10),該制御電極(11)及び周辺部の該第2の
    導電膜(8) を酸化して,表面に第2の絶縁膜(12)を形成
    する工程と, マスクを用いて周辺部の該第2の絶縁膜(12)及び該第2
    の導電膜(7, 8)をエッチングして,該第2の導電膜(7,
    8)のゲート電極(13)を形成する工程と, 全面に導電膜を堆積した後異方性エッチングにより,該
    蓄積電極(10)側面及び該制御電極(11)側面の第2の絶縁
    膜(12)に接する導電膜側壁(16)及び該ゲート電極(13)側
    面に接する導電膜側壁(17)を形成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。
  2. 【請求項2】 前記第2の導電膜(7, 8)はポリサイド膜
    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。
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