JPH05267683A - 半導体不揮発性記憶装置の製造方法 - Google Patents

半導体不揮発性記憶装置の製造方法

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JPH05267683A
JPH05267683A JP4058654A JP5865492A JPH05267683A JP H05267683 A JPH05267683 A JP H05267683A JP 4058654 A JP4058654 A JP 4058654A JP 5865492 A JP5865492 A JP 5865492A JP H05267683 A JPH05267683 A JP H05267683A
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賢治 斎藤
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B69/00Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices

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Abstract

(57)【要約】 【目的】スタックゲート型の半導体不揮発性記憶装置の
製造にあたり、ポリシリコン膜を所定方向にエッチング
したのち絶縁膜と他のポリシリコン膜を形成し、異方性
エッチングによりパターニングして浮遊ゲート電極と制
御ゲート電極を形成するとき、浮遊ゲート電極が短絡す
るのを防止し、歩留りの向上を図る。 【構成】ポリシリコン膜を所定方向にエッチングした
後、その側壁にポリシリコンでサイドウォール7aを形
成しその上に形成される第2ゲート酸化膜が段差部で急
峻にならないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体不揮発性記憶装置
の製造方法に関し、特にスタックゲート構造を有するト
ランジスタをメモリセルとする半導体不揮発性装置の製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、スタックゲート構造を有するEP
ROM(イレーザブル(erasable)PROM)
のメモリセルアレイ部は、上面から見て、図4に示す様
な配置構造となっている。このような半導体不揮発性記
憶装置の製造方法について、図4および、図4のX−X
線相当部の各工程における半導体チップの断面図を参照
して説明する。
【0003】まず、図5(a)に示すようにP型シリコ
ン基板1の表面部に通常の選択酸化法により、厚いフィ
ールド酸化膜2を選択的に形成しトランジスタ形成領域
3および連結領域4を区画する。次にメモリセルの第1
のゲート絶縁膜となる酸化シリコン膜5を形成する。続
いて、図5(b)に示すように、浮遊ゲートとなる導電
性のポリシリコン膜6を堆積した後、リソグラフィー技
術を用いてトランジスタ形成領域3上に残るようにポリ
シリコン膜6をRIE(反応性イオンエッチ)のような
異方性エッチングでパターニングする。
【0004】次に、図6(a)に示すように、全面にわ
たり第2のゲート絶縁膜となる酸化シリコン膜8などを
形成し、続いて、制御ゲートとなるポリシリコン膜9を
全面にわたり形成する。その後、リソグラフィ技術を用
いて、図6(b)に示すように、ポリシリコン膜6,酸
化シリコン膜8およびポリシリコン膜9を所定の領域の
みに残すようにRIEのような異方性エッチングでパタ
ーニングを行ない、浮遊ゲート電極6a,制御ゲート電
極9aの形成を終る。次に、N型の不純物をイオン注入
してP型シリコン基板1の表面部にソース及びドレイン
となるN型不純物拡散層(図4に斜線を付した部分)を
形成する。次に全面にわたり層間絶縁膜10を形成し、
リソグラフィー工程を経て層間絶縁膜10の所定の領域
をエッチングで除去し、ドレイン上にコンタクトホール
Cを形成したのち、コンタクトホールに接続すべきアル
ミニウムなどの導電膜を形成し、リソグラフィー工程を
経て、異方性エッチングを施して、所定の領域のみに電
極配線11として残す。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の製造方法では、ポリシリコン膜9,酸化シリコ
ン膜8およびポリシリコン膜6を異方性エッチングでエ
ッチングする際にポリシリコン膜6の側面に形成されて
いる酸化シリコン膜8が異方性エッチングではエッチン
グされ難く垂直な部分エッチングされずに図4に2点鎖
線で示した部分に残ってしまう。このため続くポリシリ
コン膜6のエッチングの際に、この酸化シリコン膜8の
側壁にポリシリコン膜6が残ってしまい、隣り合う浮遊
ゲート電極6aが短絡されてしまうという問題点があっ
た。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体不揮発性
記憶装置の製造方法は、一導電型半導体基板の表面部に
選択的にフィールド酸化膜を形成して、所定方向に並列
に走行する複数のトランジスタ形成領域および互いに隣
接する前記トランジスタ形成領域をつなぐ所定のピッチ
で配置された連結領域を区画する工程と、前記トランジ
スタ形成領域および連結領域に第1のゲート絶縁膜を形
成する工程と、第1の導電性膜を堆積する工程と、前記
第1の導電性膜を前記トランジスタ形成領域上に残して
パターニングする工程と、第2の導電性膜を堆積した後
に異方性エッチングを施し、前記パターニングされた第
1の導電性膜の側壁にのみ選択的に前記第2の導電性膜
を残す工程と、第2のゲート絶縁膜を形成する工程と、
第3の導電性膜を堆積し、前記第3の導電性膜ないし第
1の導電性膜をパターニングして前記トランジスタ形成
領域を横断する制御ゲート電極および浮遊ゲート電極を
形成する工程とを有するというものである。
【0007】
【実施例】図1は本発明の第1の実施例によるメモリセ
ルアレイを示す平面図である。図2,図3は本発明の第
1の実施例の説明に使用する工程順断面図であり、各工
程における図1のX−X線相当部の断面を示している。
【0008】従来の技術の欄において、図5(a),
(b)を参照して説明した工程(ただし、ポリシリコン
膜6には例えばリンのような不純物を高々1×1019
-3ドーピングする)の後、図2(a)に示すように、
全面にわたり例えばリンのような不純物を5×1020
-3以上含むポリシリコン膜7を厚さnm程度堆積す
る。その後、異方性エッチングでポリシリコン膜7と6
のエッチング速度の差を利用してポリシリコン膜7のみ
をその厚さ分だけエッチングを行なう。その結果、ポリ
シリコン膜7aが図2(b)に示すようにポリシリコン
膜6の側壁部のみに残る。次に例えば熱酸化法により、
図2(c)に示すように、ポリシリコン膜6上とポリシ
リコン膜7a上に第2のゲート絶縁膜となるシリコン膜
8Aを形成し、さらに続いて全面にわたり、制御ゲート
となるポリシリコン膜9を形成する。その後、リソグラ
フィー技術を用いて、ポリシリコン膜9,酸化シリコン
膜8Aおよびポリシリコン膜6,7aを所定の領域にの
み残すようにRIEのような異方性エッチングにより、
図3に示すように浮遊ゲート電極6aおよび制御ゲート
電極にパターニングする。次にN型不純物をイオン注入
してP型シリコン基板1の表面部にソース及びドレイン
となるN型不純物拡散層(図1に斜線を付した部分)を
形成する。次に全面にわたり層間絶縁膜10を形成しリ
ソグラフィー工程を経て層間絶縁膜10の所定の領域を
エッチングで除去し、ドレイン上にコンタクトホールC
を形成したのちコンタクトに接続すべきアルミニウム膜
などを形成し、リソグラフィー工程を経て異方性エッチ
ングを施して所定の領域のみに電極配線11として残
す。
【0009】図2(b)に示したように、ポリシリコン
膜6の側壁にポリシリコン膜7aが付着していて、側壁
がなだらかになっているので、浮遊ゲート電極,制御ゲ
ート電極にパターニングするときにエッチング残りが生
じることはない。
【0010】次に、第2の実施例について説明する。
【0011】従来の技術の欄において、図5(a)を参
照して説明した工程の後に、図7(a)に示すように、
窒化シリコン膜8Bのような耐酸化性を有する絶縁膜を
形成後、リソグラフィー工程を用いてこの窒化シリコン
膜8B、ポリシリコン6を異方性エッチングによりエッ
チングする。次に、図7(b)に示すように、全面にわ
たりポリシリコン膜7Aを形成する。その後、異方性エ
ッチングを施し、図7(b)に示すように、窒化シリコ
ン膜8Bをストッパーとして、ポリシリコン膜7Aの膜
厚分のエッチングを行なう。その結果、ポリシリコン膜
7Aaがポリシリコン膜6の側壁部のみに残る。次に熱
酸化法により図8(a)に示すように、ポリシリコン膜
7Aa上に第2のゲート絶縁膜の一部となる酸化シリコ
ン膜12を形成する。このとき、窒化シリコン膜8Bの
ピンホール部などが修復されて第2のゲート絶縁膜の主
要部8Baとなる。さらに続いて全面にわたり制御ゲー
トとなるポリシリコン膜9を形成する。その後リソグラ
フィー技術を用いて、ポリシリコン膜6a、第2のゲー
ト絶縁膜(8Ba,12)およびポリシリコン膜6,2
AをRIEのような異方性エッチングを行ない、図9
(b)に示すように、浮遊ゲート電極6a,制御ゲート
電極9aとして残す。次にN型不純物をイオン注入し
て、P型シリコン基板1の表面部にソース及びドレイン
となるN型不純物拡散層を形成する。次に全面にわたり
層間絶縁膜10を形成し、リソグラフィー工程を経て層
間絶縁膜10の所定の領域をエッチング除去して、ドレ
イン上にコンタクトホールを形成したのちコンタクトに
接続すべき導電膜を形成しリソグラフィー工程を経て、
異方性エッチングを施して、所定の領域のみに電極配線
11として残す。この実施例では、第2のゲート絶縁膜
の主要部8Baに誘電率の高い窒化シリコン等の膜を形
成でき、しかも、従来問題となっていた浮遊ゲートの短
絡を防止できる。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように従来異方性エッチン
グで制御ゲート電極、第2のゲート絶縁膜および浮遊ゲ
ート電極にパターニングする際に、浮遊ゲート電極とな
るポリシリコン膜などの第1の導電性膜の側壁に形成さ
れている第2のゲート絶縁膜が垂直なため残ってしまい
これにともない、側壁部に第2の導電性膜も残り、隣り
合う浮遊ゲート電極が短絡してしまっていたのを、本発
明によれば浮遊ゲート電極となる第1の導電性膜をある
方向にエッチングした後にその側壁に第2の導電性膜を
付着させたのち熱酸化を行なうことによりその酸化シリ
コン膜が第1の導電性膜端部でなだらかな形状となるの
で、異方性エッチングを施しても残りが生じないため、
浮遊ゲート電極間の短絡を防止でき歩留りを向上するこ
とができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例によるメモリセルアレイ
部を示す平面図である。
【図2】本発明の第1の実施例の説明に使用するため
(a)〜(c)に分図して示す工程順断面図である。
【図3】本発明の第1の実施例の説明に使用する断面図
である。
【図4】従来の技術によるメモリセルアレイ部を示す平
面図である。
【図5】従来の技術の説明に使用するため(a),
(b)に分図して示す工程順断面図である。
【図6】従来の技術の説明に使用するため(a),
(b)に分図して示す工程順断面図である。
【図7】本発明の第2の実施例の説明に使用するため
(a)〜(c)に分図して示す工程順断面図である。
【図8】本発明の第2の実施例の説明に使用するため
(a),(b)に分図して示す工程順断面図である。
【符号の説明】
1 P型シリコン基板 2 フィールド酸化膜 3 トランジスタ形成領域 4 連結領域 5 酸化シリコン膜(第1のゲート絶縁膜) 6 ポリシリコン膜 6a 浮遊ゲート電極 7,7a ポリシリコン膜 8,8A 酸化シリコン膜 8B 窒化シリコン膜 9 ポリシリコン膜 10 層間絶縁膜 11 電極配線

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一導電型半導体基板の表面部に選択的に
    フィールド酸化膜を形成して、所定方向に並列に走行す
    る複数のトランジスタ形成領域および互いに隣接する前
    記トランジスタ形成領域をつなぐ所定のピッチで配置さ
    れた連結領域を区画する工程と、前記トランジスタ形成
    領域および連結領域に第1のゲート絶縁膜を形成する工
    程と、第1の導電性膜を堆積する工程と、前記第1の導
    電性膜を前記トランジスタ形成領域上に残してパターニ
    ングする工程と、第2の導電性膜を堆積した後に異方性
    エッチングを施し、前記パターニングされた第1の導電
    性膜の側壁にのみ選択的に前記第2の導電性膜を残す工
    程と、第2のゲート絶縁膜を形成する工程と、第3の導
    電性膜を堆積し、前記第3の導電性膜ないし第1の導電
    性膜をパターニングして前記トランジスタ形成領域を横
    断する制御ゲート電極および浮遊ゲート電極を形成する
    工程とを有することを特徴とする半導体不揮発性記憶装
    置の製造方法。
  2. 【請求項2】 第1の導電性膜および第2の導電性膜は
    ポリシリコン膜である請求項1記載の半導体不揮発性記
    憶装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004031941A (ja) * 2002-05-24 2004-01-29 Hynix Semiconductor Inc スペーサを有する不揮発性メモリ装置及びその製造方法
JP2006253620A (ja) * 2005-03-10 2006-09-21 Hynix Semiconductor Inc フラッシュメモリ素子の製造方法
JP2007287858A (ja) * 2006-04-14 2007-11-01 Toshiba Corp 半導体装置
JP2011135107A (ja) * 2011-04-04 2011-07-07 Toshiba Corp 半導体装置
US8076710B2 (en) 2007-03-20 2011-12-13 Fujitsu Semiconductor Limited Semiconductor device and method for manufacturing the same

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