JPH06291328A - 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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JPH06291328A
JPH06291328A JP5074397A JP7439793A JPH06291328A JP H06291328 A JPH06291328 A JP H06291328A JP 5074397 A JP5074397 A JP 5074397A JP 7439793 A JP7439793 A JP 7439793A JP H06291328 A JPH06291328 A JP H06291328A
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JP
Japan
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polycrystalline silicon
film
silicon film
wiring
semiconductor device
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Pending
Application number
JP5074397A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Yamazaki
武 山崎
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH06291328A publication Critical patent/JPH06291328A/ja
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    • HELECTRICITY
    • 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

Abstract

(57)【要約】 【目的】 平坦化された多結晶シリコン配線構造を持つ
半導体装置を提供する。 【構成】 第1多結晶シリコン膜14を選択的に熱酸化
して酸化膜14Bを形成し、フローティングゲート14
Aをパターニングする。これにより、フローティングゲ
ート14Aどうしの間に酸化膜14Bが介在され、電気
的に分離することができる。このように、第1多結晶シ
リコン膜14に段差を形成しないため、平坦性が向上す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、多結晶シリコン配線
を備える半導体装置に関する。特に、多結晶シリコン配
線の段差を無くし平坦性を高めた半導体装置の製造方法
に係わる。
【0002】
【従来の技術及びこの発明が解決しようとする課題】L
SIデバイスにおける高密度・高集積化の目覚ましい進
展に伴い、配線の多層化が顕著に進んでいる。このよう
な多層配線構造における重要課題は、増大する表面段差
をいかに制御するかという点にある。
【0003】配線段差に伴う弊害の顕著な例として、例
えば、スタックゲート構造をもつ不揮発性半導体装置
(EPROM,EEPROM等)がある。図11はこの
例のワード線方向要部断面である。その製造方法はシリ
コン基板1上に、周知の技術を用いてLOCOS酸化膜
2及びゲート酸化膜3を形成した後、全面に第1多結晶
シリコン膜4を堆積する。次に、LOCOS酸化膜2上
の第1多結晶シリコン膜4をエッチングして、第1多結
晶シリコン膜4をフローティングゲートとして分離させ
る。そして、全面に絶縁膜5を堆積させる。次に、この
絶縁膜5の上に第2多結晶シリコン膜6,タングステン
シリサイド(WSix)膜7を順次堆積させてポリサイ
ド構造のコントロールゲートとする。
【0004】しかしながら、上記製造方法では、第1多
結晶シリコン膜4のエッチングによりLOCOS酸化膜
2上に断面凹形状の段差が生じ、この段差部上に堆積さ
れる膜のうち特にタングステンシリサイド膜7に図11
に示すような亀裂8が入り抵抗増加になりアクセスタイ
ムが遅れる問題があった。また、ともすると段差の度合
により、タングステンシリサイド膜7が段差部で切断さ
れることが危惧される。さらに、第1多結晶シリコン膜
4のエッチング断面における肩部aは、尖った形状とな
り、この部分に電界が集中し、書き込み後の電荷が放出
される可能性がある。このため、フローティングゲート
となる第1多結晶シリコン膜4を十分に酸化して電界集
中を起こす尖った部分を絶縁膜とする必要がある。この
ような配線段差に伴う弊害や平坦性の悪化の問題は、不
揮発性半導体装置のみの問題ではなく、各種の半導体装
置に共通している。
【0005】この発明は、このような従来の問題点に着
目して創案されたものである。そして、この発明が解決
しようとする課題は、配線段差がなく平坦化された半導
体装置を得るには、どのような手段を講じればよいかと
いう点にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この出願の請求項1記載
の発明は、半導体基板上に多結晶シリコン膜を全面に堆
積させた後、該多結晶シリコン膜の配線として用いる部
分以外の部分を酸化してシリコン酸化膜に変えること
を、その解決手段としている。
【0007】また、この出願の請求項2記載の発明は、
半導体基板上に多結晶シリコン膜を全面に堆積させた
後、該多結晶シリコン膜の配線部分以外の部分に、該配
線部分に導入される不純物と導電型を異にする不純物を
導入することを、解決手段としている。
【0008】
【作用】この出願の請求項1記載の発明においては、多
結晶シリコン膜からシリコン酸化膜に変化した部分が絶
縁膜となり、除去する必要がなくなり、配線形成に伴う
段差は生じない。このため、半導体装置の平坦性が向上
する。
【0009】また、この出願の請求項2記載の発明にお
いては、多結晶シリコン膜の配線部分以外の部分に、配
線部分に導入される不純物と導電型を異にする不純物を
導入することにより、配線部分との間にP−N接合がで
き、電気的に分離する作用を有する。このため、配線部
分以外の多結晶シリコン膜を除去する必要がなく、配線
形成において段差は生じない。このため、半導体装置の
平坦性が向上する。
【0010】
【実施例】以下、本発明に係る半導体装置の製造方法の
詳細を図面に示す実施例に基づいて説明する。以下に説
明する2つの実施例は、EPROMのフローティングゲ
ートとコントロールゲートを積み重ねて構成するスタッ
クゲート構造の製造に本発明を適用した例である。
【0011】(実施例1)この実施例は、第1多結晶シ
リコン膜でフローティングゲートを形成する際に、部分
的に酸化を行って、1つの第1多結晶シリコン膜中に導
電性を有するゲート部と絶縁部とを形成したもである。
【0012】以下、本実施例の製造工程を順次説明す
る。先ず、図1に示すように、シリコン基板11上に、
周知のLOCOS技術を用いてLOCOS酸化膜12を
メモリセル設計に従って形成する。さらに、ゲート酸化
膜13を同図に示すように形成する。次に、図2に示す
ように、フローティングゲートとなる第1多結晶シリコ
ン膜14をCVD法により全面に堆積させる。この第1
多結晶シリコン膜14の膜厚は、100〜150nmと
した。また、第1多結晶シリコン膜14に、周知の技術
でリン(P)を導入する。この後、図3に示すように、
第1多結晶シリコン膜14上にSiN膜15を堆積させ
る。このSiN膜15の成膜は、CVD法を用いて行
う。そして、その膜厚は、50〜100nmとした。
【0013】次に、図4に示すように、第1多結晶シリ
コン膜14のフローティングゲートとなる領域の上方に
レジスト16をパターニングする。なお、このレジスト
16のパターニングは、SiN膜15上の全面にレジス
トを塗布し、フォトリソグラフィー技術を用いて行う。
次に、熱リン酸を用いて、レジスト16で覆われていな
い部分のSiN膜15をウェットエッチングする。な
お、ウェットエッチングは、他の薬液を用いても勿論よ
い。この際、SiN膜15が除去された後もオーバーエ
ッチングを行い、第1多結晶シリコン膜14を半分の膜
厚までエッチングする(図5)。
【0014】次に、図6に示すように、SiN膜15で
覆われていない部分の第1多結晶シリコン膜14を熱酸
化して酸化膜14Bに変化させる。この酸化膜14Bが
形成されたことにより、第1多結晶シリコン膜14のう
ち多結晶シリコンの状態のままである部分はフローティ
ングゲート14Aとして形成されたことになる。このフ
ローティングゲート14Aの形成においては、第1多結
晶シリコン膜14Aを除去せずに酸化して残すものであ
るため、段差のない平坦な構造となる。なお、第1多結
晶シリコン膜14は、酸素に晒れる部分から酸化され、
SiN膜15との界面も酸化され易い。このため、フロ
ーティングゲート14Aの端縁部は丸みを帯びているた
め、電界が集中することもなく、電荷保持特性に優れた
フローティングゲートとなる。また、予め第1多結晶シ
リコン膜14をオーバーエッチングしたため、熱酸化で
厚みが増しても平坦性が保てる。
【0015】次に、SiN膜15を周知のエッチング技
術を用いて除去する。その後、図7に示すように、Si
2膜/SiN膜/SiO2膜の3層構造のONO膜16
を形成する。続いて、図8に示すようにONO膜16上
に第2多結晶シリコン膜17,タングステンシリサイド
(WSix)膜18を順次堆積させる。これら第2多結
晶シリコン膜17とタングステンシリサイド膜18と
は、ポリサイド構造を構成し、コントロールゲートとな
る。このWSix膜18は、下地が平坦であるため、段
切等を起こすことがない。このようにして形成された構
造の平面図は、図9に示す通りである。図9のA−A断
面図が図8となる。なお、図9中19は、コンタクトホ
ール部を示している。その後、ビット線方向に適宜スタ
ックゲート型にエッチングを行い、トランジスタを形成
すればよい。
【0016】(実施例2)図10(A)〜(B)は、本
発明の実施例2の主な工程断面図を示している。本実施
例の特徴は、第1多結晶シリコン膜にフローティングゲ
ート中の不純物と導電型を異にする不純物を導入して、
フローティングゲートと導電型の異なる分離領域を形成
して、隣合うフローティングゲートどうしを電気的に分
離している点である。
【0017】以下、本実施例の主な工程を説明する。先
ず、図10(A)に示すように、上記実施例1と同様
に、シリコン基板11に、LOCOS酸化膜12,ゲー
ト酸化膜13を形成する。次に、図10(B)に示すよ
うに、全面に第1多結晶シリコン膜14を、CVD法に
より堆積し、例えばn型の不純物を導入して導電膜にす
る。そして、第1多結晶シリコン膜14のフローティン
グゲートとなるべき領域上にレジスト16をパターニン
グする。このレジストをマスクとして、p型の不純物を
イオン注入する。このイオン注入により、レジスト16
で覆われていない部分の第1多結晶シリコン膜14は、
フローティングゲート14Aとなる部分と異なる導電型
のp型層14Cとなる。隣合うフローティングゲート1
4Aどうしは、p型層14Cを介するため、電気的に分
離される。次に、レジスト16を除去し、図10(C)
に示すように、上記実施例1と同様のONO膜16,第
2多結晶シリコン膜17,タングステンシリサイド膜1
8を順次堆積させる。
【0018】本実施例では、第1多結晶シリコン膜14
に対してイオン注入を行ったのみで、他の加工を施して
いないため、全く段差が発生することがない。また、第
1多結晶シリコン膜14中にpn接合が形成されるが、
不純物の濃度を調整することにより、充分な電気的分離
が可能となる。なお、本実施例においては、フローティ
ングゲート14Aをn型に設定したが、p型にしてもよ
い。なお、その際には、p型層14Cはn型層に変更す
る。
【0019】以上、実施例1,2について説明したが、
本発明は、これらに限定されるものではなく、各種の変
更が可能である。
【0020】例えば、上記実施例1においては、各種の
酸化処理が可能であり、また、第1多結晶シリコン膜1
4のオーバーエッチングは行われなくても勿論よい。
【0021】また、上記実施例1においては、SiN膜
15を熱酸化処理後に除去したが、除去せずに残してお
いてもよい。この場合は、SiN膜15を堆積させる前
に第1多結晶シリコン膜14表面を熱酸化しておくとよ
い。さらに、SiN膜15の表面には、熱酸化処理の際
に酸化膜が形成されるため、ONO構造となるため、工
程数が少なくてすむ。
【0022】なお、上記実施例1及び2は、EPROM
の作成に本発明を適用した例であるが、多結晶配線を用
いる他の各種の半導体装置にも本発明は適用できる。
【0023】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
1及び2記載の発明によれば、多結晶シリコン膜で配線
をパターニングした場合に段差のない構造となり、平坦
性を向上する効果がある。また、配線を積み重ねる構造
に適用すれば下層の多結晶シリコン配線が段差をもたな
いため、上層配線の段切れや亀裂を起こすのを防止でき
ると共に、上層配線の距離を縮めてスピードアップ化を
図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1の工程断面図。
【図2】この発明の実施例1の工程断面図。
【図3】この発明の実施例1の工程断面図。
【図4】この発明の実施例1の工程断面図。
【図5】この発明の実施例1の工程断面図。
【図6】この発明の実施例1の工程断面図。
【図7】この発明の実施例1の工程断面図。
【図8】この発明の実施例1の工程断面図。
【図9】実施例1の平面図。
【図10】(A)〜(C)はこの発明の実施例2の工程
断面図。
【図11】従来例の断面図。
【符号の説明】
11…シリコン基板 12…LOCOS酸化膜 14…第1多結晶シリコン膜 14A…フローティングゲート 14B…酸化膜 14C…p型層 17…第2多結晶シリコン膜 18…WSix膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/115 7210−4M H01L 27/10 434

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に多結晶シリコン膜を全面
    に堆積させた後、該多結晶シリコン膜の配線として用い
    る部分以外の部分を酸化してシリコン酸化膜に変えるこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 半導体基板上に多結晶シリコン膜を全面
    に堆積させた後、該多結晶シリコン膜の配線部分以外の
    部分に、該配線部分に導入される不純物と導電型を異に
    する不純物を導入することを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
JP5074397A 1993-03-31 1993-03-31 半導体装置の製造方法 Pending JPH06291328A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005175486A (ja) * 2003-12-09 2005-06-30 Samsung Electronics Co Ltd フラッシュメモリ素子の製造方法および該方法で製造したフラッシュメモリ素子
JP2007526643A (ja) * 2004-03-02 2007-09-13 アトメル グルノーブル 極めて小さな寸法の読出し用ダイオードを備えた集積回路
WO2008120384A1 (ja) * 2007-03-29 2008-10-09 Fujitsu Microelectronics Limited 半導体装置とその製造方法

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