JPH0629543A - 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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JPH0629543A
JPH0629543A JP4183556A JP18355692A JPH0629543A JP H0629543 A JPH0629543 A JP H0629543A JP 4183556 A JP4183556 A JP 4183556A JP 18355692 A JP18355692 A JP 18355692A JP H0629543 A JPH0629543 A JP H0629543A
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semiconductor
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正一 木村
Hideki Misawa
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    • H10B41/40Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the peripheral circuit region

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Abstract

(57)【要約】 【構成】MOSトランジスタの特性の制御しきい値電圧
が変化する半導体装置の製造方法において、基板上にフ
ィールド絶縁膜を形成する工程、基板のMOSトランジ
スタを形成する領域上に第1絶縁膜を形成する工程、フ
ィールド絶縁膜及び第1絶縁膜上に導体層を形成する工
程、導体層をフォト及びエッチング法により所定形にす
る工程、導体層及び半導体基板に半導体基板中に存在し
てもドナーもしくはアクセプタなどのキャリアを発生さ
せない物質、例えば、シリコン、あるいはアルゴンなど
の不活性物質をイオン注入する工程、導体層及び基板上
に第2絶縁膜を形成する。 【効果】フローティングゲート上の絶縁膜を薄く形成で
きるので、書き込み効率を良くすることができる。また
周辺回路のトランジスタのゲート絶縁膜を同時に形成す
ることができ工程短縮できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に関し、特
に記憶素子及びその駆動素子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体記憶装置の製造方法は、図
2(a)〜図2(e)にある様であった。この工程を順
に追って説明していく。
【0003】まず、図2(a)の如く半導体基板201
上にシリコン窒化膜を所定形に形成する。そして熱酸化
を行いフィールド絶縁膜202を形成する。前記フィー
ルド絶縁膜202は600nmから800nm程度形成
する。前記窒化膜を除去し、熱酸化法により前記半導体
基板201上に第1絶縁膜203を形成する。たとえ
ば、1000度の酸素濃度30%の乾燥雰囲気中で酸化
する。前記第1絶縁膜203はEPROMの場合は30
nmから50nm、EEPROMの場合は10nmぐら
いが適当であろう。この前記第1絶縁膜203を半導体
記憶素子のゲート絶縁膜として用いる。
【0004】次に、図2(b)の如く、前記フィールド
絶縁膜202及び前記第1絶縁膜203上にCVD法に
より第1多結晶シリコン膜204を200nm程度形成
する。通常モノシランガスを620度前後で熱分解さ
せ、前記第1多結晶シリコン204を堆積させる。そし
てこの前記第1多結晶シリコン膜204を低抵抗化する
ためにたとえば5族の元素(たとえば燐元素や砒素など
導電性不純物)をイオン打ち込み法を用いて、1×10
15から1×1016atoms・cm-2程度注入する。
【0005】そしてフォト及びエッチング法により前記
第1絶縁膜203及び前記第1多結晶シリコン膜204
の不要な部分を取り除く。
【0006】次に図2(c)の如く、熱酸化法により前
記第1多結晶シリコン204上に第2絶縁膜205、前
記半導体基板上に第3絶縁膜206を形成する。例え
ば、1000℃の酸素濃度20%程度の乾燥雰囲気中で
酸化する。
【0007】次に図2(d)の如く、第2多結晶シリコ
ン膜207を前記フィールド絶縁膜202及び前記第2
絶縁膜205及び 前記第3絶縁膜206上にCVD法
により300nm程度形成する。そして導体化する為に
イオン注入法を用い燐もしくは砒素等の不純物を前記第
2多結晶シリコン膜207に注入する。たとえば5族の
元素(たとえば燐元素や砒素など導電性不純物)をイオ
ン打ち込み法を用いて、1×1015から1×1016at
oms・cm-2程度注入する。
【0008】次に図2(e)の如く、フォト及びエッチ
ング法により前記第1多結晶シリコン204及び前記第
2絶縁膜205及び前記第2多結晶シリコン207の不
要な部分を除去する。これが半導体記憶素子及び周辺回
路のトランジスタのゲート電極となる。
【0009】最後にイオン打ち込み法を用い、燐や砒素
などの不純物を注入し前記半導体記憶素子のソース20
8及びドレイン209、前記周辺回路のトランジスタの
ゲート電極のソース210及びドレイン211を形成す
る。
【0010】以上の工程が従来技術の半導体装置の製造
方法である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の従来の
技術では、前記第2絶縁膜205及び前記第3絶縁膜2
06を熱酸化法を用いて形成する際、前記半導体基板2
01に比べ、導体層である前記第1多結晶シリコン20
5の方が酸化レートが速い為、前記第2絶縁膜205の
膜厚が前記第3絶縁膜に比べ2倍ほど厚くなってしま
う。前記第2絶縁膜は前記半導体記憶素子の書き込み特
性を良くするためにできるだけ薄く形成したい。したが
って前記半導体記憶素子の書き込み効率が悪くなってし
まうという問題点が生じる。また前記第3絶縁膜206
は周辺回路のトランジスタのゲート絶縁膜として用いる
ので酸化時間を短くしたり、酸素濃度を減らすことはで
きない。
【0012】そこで本発明はこの様な問題点を解決する
ものでその目的とするところは、フローティングゲート
上の絶縁膜を薄く形成し、且つ周辺回路のトランジスタ
のゲート絶縁膜も同時に形成することが可能であるとこ
ろにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、フローティングゲートとコントロールゲート
とを有するMOS型トランジスタ構造をなし、前記フロ
ーティングゲートへの電荷の注入状態の如何によって、
前記コントロールゲートの前記MOSトランジスタの特
性の制御しきい値電圧が変化する半導体装置の製造方法
において、基板上にフィールド絶縁膜を形成する工程、
前記基板の前記MOSトランジスタを形成する領域上に
第1絶縁膜を形成する工程、前記フィールド絶縁膜及び
前記第1絶縁膜上に導体層を形成する工程、前記導体層
をフォト及びエッチング法により所定形にする工程、前
記導体層及び前記半導体基板に半導体基板中に存在して
もドナーもしくはアクセプタなどのキャリアを発生させ
ない物質、例えば、シリコン、あるいはアルゴンなどの
不活性物質をイオン注入する工程、前記導体層及び前記
半導体基板上に第2絶縁膜を形成する工程からなること
を特徴とする。
【0014】
【実施例】図1(a)から図1(f)は、本発明の1実
施例における半導体装置の製造方法の工程毎の主要断面
図である。なお、実施例の全図において、同一の機能を
有するものには、同一の符号を付け、その繰り返しの説
明は省略する。以下、図1(a)から図1(f)に従
い、順に説明していく。
【0015】まず図1(a)の如く、半導体基板101
上にシリコン窒化膜を所定形に形成する。そして熱酸化
を行いフィールド絶縁膜102を形成する。前記フィー
ルド絶縁膜102は600nmから800nm程度形成
する。前記窒化膜を除去し熱酸化法により前記半導体基
板101上に第1絶縁膜103を形成する。たとえば、
1000度の酸素濃度30%の乾燥雰囲気中で酸化す
る。前記第1絶縁膜103はEPROMの場合は30n
mから50nm、EEPROMの場合は10nmぐらい
が適当であろう。この前記第1絶縁膜103を半導体記
憶素子のゲート絶縁膜として用いる。
【0016】次に図1(b)の如く、前記フィールド絶
縁膜102及び前記第1絶縁膜103上にCVD法によ
り第1多結晶シリコン膜104を200nm程度形成す
る。通常モノシランガスを620度前後で熱分解させ、
前記第1多結晶シリコン104を堆積させる。そしてこ
の前記第1多結晶シリコン膜104を低抵抗化するため
にたとえば5族の元素(たとえば燐元素や砒素など導電
性不純物)をイオン打ち込み法を用いて、1×1015
ら1×1016atoms・cm-2程度注入する。
【0017】そしてフォト及びエッチング法により前記
第1絶縁膜103及び前記第1多結晶シリコン膜104
の不要な部分を取り除く。
【0018】次に図1(c)の如く、半導体記憶素子を
形成する領域にレジストマスク105を形成する。そし
て、前記半導体基板101に半導体基板中に存在しても
ドナーもしくはアクセプタなどのキャリアを発生させな
い物質、例えば、シリコン、あるいはアルゴンなどの不
活性物質をイオン打ち込み法105により注入する。シ
リコンを用いる場合打ち込みエネルギー50kev、ド
ーズ量1×1016atoms・cm-2程度が適当であろ
う。これにより、周辺回路の前記半導体基板101の表
面がアモルファス化される。
【0019】次に図1(d)の如く、熱酸化法により前
記第1多結晶シリコン104上に第2絶縁膜107、前
記半導体基板101上に第3絶縁膜108を形成する。
たとえば、1000℃の酸素濃度20%程度の乾燥雰囲
気中で酸化する。
【0020】次に図1(e)の如く、第2多結晶シリコ
ン膜109を前記フィールド絶縁膜102及び前記第2
絶縁膜107及び 前記第3絶縁膜108上にCVD法
により300nm程度形成する。そして導体化する為に
イオン注入法を用い燐もしくは砒素等の不純物を前記第
2多結晶シリコン膜109に注入する。たとえば5族の
元素(たとえば燐元素や砒素など導電性不純物)をイオ
ン打ち込み法を用いて、1×1015から1×1016at
oms・cm-2程度注入する。
【0021】次に図1(f)の如く、フォト及びエッチ
ング法により前記第1多結晶シリコン104及び前記第
2絶縁膜107及び前記第2多結晶シリコン109の不
要な部分を除去する。これを半導体記憶素子及び周辺回
路のトランジスタのゲート電極とする。
【0022】最後にイオン打ち込み法により、燐や砒素
などの不純物を注入し前記半導体記憶素子のソース11
0及びドレイン111、前記周辺回路のトランジスタの
ゲート電極のソース112及びドレイン113を形成す
る。
【0023】以上の製造工程が本発明の一実施例の半導
体装置の製造方法である。
【0024】この様に、シリコンまたはアルゴンなどの
不活性不純物をイオン打ち込み法105を用いて前記半
導体基板101に注入することにより前記半導体基板1
01の表面をアモルファス化化され、前記半導体基板の
酸化レートが速くなる。前記第2絶縁膜107及び前記
第3絶縁膜108ほぼ同じ厚さに形成することができ、
前記第2絶縁膜107の薄膜化が図れる。これにより前
記半導体記憶素子の書き込み効率を良くすることができ
る。
【0025】以上本発明者によってなされた発明を、前
記実施例に基づき、具体的に説明したが、本発明は、前
記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において、変形し得ることは勿論である。例え
ば前記導体層は金属膜でも同様の効果を得ることができ
る。また例えば、前記第2絶縁膜107にONO膜(S
i02/SiN/Si02)もしくはNO膜(SiN/S
i02)を用いた場合でも有効である。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、半導体基板の半導体記
憶素子を形成する以外の領域にシリコンまたはアルゴン
などの不活性不純物をイオン打ち込み法を用いて注入す
ることにより、前記半導体基板の領域の表面がアモルフ
ァス化され、前記半導体基板の領域の熱酸化レートが速
くなる。従って酸化時間や酸素濃度を減少させることが
でき、フローティングゲート上の絶縁膜を薄く形成し、
且つ周辺回路のトランジスタのゲート絶縁膜を同時に形
成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の製造方法の一実施例を工
程順に説明するための主要断面図である。
【図2】従来の半導体装置の製造方法を工程順に説明す
るための主要断面図である。
【符号の説明】
101 半導体基板 102 フィールド絶縁膜 103 第1絶縁膜 104 第1多結晶シリコン膜 105 レジストマスク 106 不活性物質イオンビーム 107 第2絶縁膜 108 第3絶縁膜 109 第2多結晶シリコン膜 110 半導体記憶装置のソース 111 半導体記憶装置のドレイン 112 周辺回路トランジスタのソース 113 周辺回路トランジスタのドレイン 201 半導体基板 202 フィールド絶縁膜 203 第1絶縁膜 204 第1多結晶シリコン膜 205 第2絶縁膜 206 第3絶縁膜 207 第2多結晶シリコン膜 208 半導体記憶装置のソース 209 半導体記憶装置のドレイン 210 周辺回路トランジスタのソース 211 周辺回路トランジスタのドレイン

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フローティングゲートとコントロールゲー
    トとを有するMOS型トランジスタ構造をなし、前記フ
    ローティングゲートへの電荷の注入状態の如何によっ
    て、前記コントロールゲートの前記MOSトランジスタ
    の特性の制御しきい値電圧が変化する半導体装置の製造
    方法において、基板上にフィールド絶縁膜を形成する工
    程、前記基板の前記MOSトランジスタを形成する領域
    上に第1絶縁膜を形成する工程、前記フィールド絶縁膜
    及び前記第1絶縁膜上に導体層を形成する工程、前記導
    体層をフォト及びエッチング法により所定形にする工
    程、前記導体層及び前記半導体基板に半導体基板中に存
    在してもドナーもしくはアクセプタなどのキャリアを発
    生させない物質、例えば、シリコン、あるいはアルゴン
    などの不活性物質をイオン注入する工程、前記導体層及
    び前記半導体基板上に第2絶縁膜を形成する工程からな
    ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】前記導体層はシリコン膜を形成する工程、
    砒素やボロンやリンなどの導電性不純物を注入する工程
    からな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。
  3. 【請求項3】前記第2絶縁膜は前記導体層及び前記半導
    体基板を熱酸化する工程からな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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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100376269B1 (ko) * 1999-12-29 2003-03-17 주식회사 하이닉스반도체 플래쉬 메모리 소자의 제조방법
KR100439210B1 (ko) * 2001-06-14 2004-07-07 이노캡스(주) 탄산수 취출용 병뚜껑 조립체

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100376269B1 (ko) * 1999-12-29 2003-03-17 주식회사 하이닉스반도체 플래쉬 메모리 소자의 제조방법
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