JPH06310732A - Fabrication of semiconductor nonvolatile memory - Google Patents

Fabrication of semiconductor nonvolatile memory

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JPH06310732A
JPH06310732A JP5094589A JP9458993A JPH06310732A JP H06310732 A JPH06310732 A JP H06310732A JP 5094589 A JP5094589 A JP 5094589A JP 9458993 A JP9458993 A JP 9458993A JP H06310732 A JPH06310732 A JP H06310732A
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JP
Japan
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film
forming
insulating film
gate
conductive film
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5094589A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Uchiyama
章 内山
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP5094589A priority Critical patent/JPH06310732A/en
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Abstract

PURPOSE:To realize cost reduction by forming three layers of active region, control gate and source line and allowing implementation of self-alined process in many processes thereby eliminating the photolithographic process for forming two layers of floating gates and wirings. CONSTITUTION:A laminate pattern comprising an n<+> polysilicon film 545, a conductive film 547, and an oxide film 549, isolated from each other by an embedded oxide, is formed. The n<+> polysilicon film 545 serves as a floating gate whereas the conductive film 547 serves as a control gate. n<+> diffusion layers 551, 553, 555, 557, 559, 561 of As are then formed by ion implantation. In this regard, each n<+> diffusion layer is isolated by the embedded oxide and laminate gate pattern and the n<+> diffusion layers 551, 553 and 555 provide source regions whereas the n<+> diffusion layers 557, 559, 561 provide drain regions. Subsequently, wirings 571, 573 and 575 are formed only in the recessed regions delimited by the isolation oxide by self-aligned technology.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高集積なフラッシュメ
モリ等の半導体不揮発性メモリ装置の製造方法に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device such as a highly integrated flash memory.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の分野の技術としては、
F.Masuoka,et al,“ANew Fla
sh EEPROM Cell Using Trip
lePolysilicon Technology”
IEDM, p.464,1984に開示されるもの
があった。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a technique of this kind of field,
F. Masuka, et al, "ANew Fla.
sh EEPROM Cell Using Trip
lePolysilicon Technology ”
IEDM, p. 464,1984.

【0003】電気的に書き込み、消去ができる半導体不
揮発性メモリ装置は、磁気ディスクのような機械的駆動
部分を持たないことから、補助記憶装置の小型化、低消
費電力化を果たすことができる利点を有している。従
来、この種の装置は、基板中に形成されたソース領域及
びドレイン領域の間の上部に下から順にトンネル絶縁
膜、浮遊ゲート、ゲート間絶縁膜及び制御ゲートを積層
した積層ゲートMOSFET構造をしており、浮遊ゲー
ト中のエレクトロンの量により、制御ゲートから見た閾
値が変化することを利用している。
A semiconductor non-volatile memory device capable of electrically writing and erasing does not have a mechanical drive portion such as a magnetic disk, and therefore has an advantage that the auxiliary storage device can be downsized and the power consumption can be reduced. have. Conventionally, this type of device has a stacked gate MOSFET structure in which a tunnel insulating film, a floating gate, an inter-gate insulating film, and a control gate are stacked in this order from the bottom on an upper portion between a source region and a drain region formed in a substrate. That is, the fact that the threshold value seen from the control gate changes depending on the amount of electrons in the floating gate is used.

【0004】以下、従来の半導体不揮発性メモリ装置の
構造及び動作方法を簡単に説明する。図5はかかる従来
の半導体不揮発性メモリ装置の要部断面図である。この
図において、100はp型シリコン基板、103がトン
ネル絶縁膜、105が浮遊ゲート、107がゲート間絶
縁膜、109が制御ゲートであり、また、101,10
2がn型拡散層のソース領域及びドレイン領域を示して
いる。
The structure and operating method of the conventional semiconductor nonvolatile memory device will be briefly described below. FIG. 5 is a cross-sectional view of essential parts of such a conventional semiconductor nonvolatile memory device. In this figure, 100 is a p-type silicon substrate, 103 is a tunnel insulating film, 105 is a floating gate, 107 is an inter-gate insulating film, 109 is a control gate, and 101, 10
Reference numeral 2 indicates a source region and a drain region of the n-type diffusion layer.

【0005】書き込み動作は、例えば、ドレインに+6
V、制御ゲート109に+12Vを印加して、ソースか
らドレインに電流を流し、発生するホットエレクトロン
を浮遊ゲート105に注入することで行う。消去は、例
えば、浮遊ゲート105に−9Vを、ソースに+5Vを
印加して、浮遊ゲート105からソースへエレクトロン
を引き抜くことで行う。
The write operation is, for example, +6 on the drain.
V and +12 V are applied to the control gate 109, a current is caused to flow from the source to the drain, and hot electrons generated are injected into the floating gate 105. Erasing is performed, for example, by applying −9 V to the floating gate 105 and +5 V to the source to extract electrons from the floating gate 105 to the source.

【0006】かかる集積化された半導体不揮発性メモリ
装置の平面図を図6に示す。図6中には、図5に示した
1単位の装置(セルと称する)が8個並んでいる。図6
において、201はセルを分離するためのフィールド酸
化膜の境界、203は浮遊ゲート、205は制御ゲート
(ワード線)、207はドレイン拡散層、209はソー
ス拡散層である。また、211は中間絶縁膜(図示な
し)を部分的に開口して形成したコンタクトホール、2
13がドレイン拡散層電位を取り出すメタル配線(ビッ
ト線)である。
A plan view of such an integrated semiconductor non-volatile memory device is shown in FIG. In FIG. 6, eight 1-unit devices (referred to as cells) shown in FIG. 5 are arranged. Figure 6
In the figure, 201 is a boundary of a field oxide film for separating cells, 203 is a floating gate, 205 is a control gate (word line), 207 is a drain diffusion layer, and 209 is a source diffusion layer. Reference numeral 211 denotes a contact hole formed by partially opening an intermediate insulating film (not shown), 2
Reference numeral 13 is a metal wiring (bit line) for extracting the drain diffusion layer potential.

【0007】以下、工程途中の断面図を用いて、製造方
法を説明する。図7は図6のX−X線断面を工程の進行
にしたがって示したものである。 (1)まず、図7(a)に示すように、MOS形成領域
(アクティブ領域)形成のために、パターニングされた
窒化膜でマスクして酸化を行い、フィールド酸化膜30
3,305,307を形成する。図6で境界201で囲
まれた領域がフィールド酸化膜である。なお、301は
半導体基板である。
The manufacturing method will be described below with reference to sectional views in the middle of steps. FIG. 7 shows a cross section taken along line XX of FIG. 6 as the process progresses. (1) First, as shown in FIG. 7A, in order to form a MOS formation region (active region), a patterned nitride film is used as a mask to perform oxidation to form a field oxide film 30.
3, 305 and 307 are formed. A region surrounded by a boundary 201 in FIG. 6 is a field oxide film. In addition, 301 is a semiconductor substrate.

【0008】(2)次に、図7(b)に示すように、酸
化によりアクティブ領域表面にトンネル絶縁膜(図示な
し)を形成した後、浮遊ゲート309,311をn+
結晶シリコンの成膜、パターニングにより形成する。 (3)次に、図7(c)に示すように、浮遊ゲート30
9上にゲート間絶縁膜(図示なし)を成膜してから、制
御ゲート313を成膜、パターニングして形成する。
(2) Next, as shown in FIG. 7B, after forming a tunnel insulating film (not shown) on the surface of the active region by oxidation, the floating gates 309 and 311 are formed of n + polycrystalline silicon. The film is formed by patterning. (3) Next, as shown in FIG. 7C, the floating gate 30
An inter-gate insulating film (not shown) is formed on 9 and then a control gate 313 is formed and patterned.

【0009】引き続き製造工程の説明を、図6のY−Y
線断面である図8を用いて行う。 (4)次いで、図7(c)の工程後、図8(a)に示す
ように、Asのイオン注入により、ソース拡散層40
1、ドレイン拡散層403を形成する。なお、101,
103,105,107,109は図5に示すものと同
様であり、ここでは説明を省略する。
Continuing the description of the manufacturing process, refer to FIG.
This is performed using FIG. 8 which is a line cross section. (4) Next, after the step of FIG. 7C, as shown in FIG. 8A, the source diffusion layer 40 is formed by ion implantation of As.
1. Form the drain diffusion layer 403. In addition, 101,
Reference numerals 103, 105, 107, and 109 are the same as those shown in FIG. 5, and a description thereof will be omitted here.

【0010】(5)次に、図8(b)に示すように、全
面に中間絶縁膜405を成膜する。 (6)次に、図8(c)に示すように、コンタクト開口
のホトリソエッチングにより、ドレインコンタクト40
7を形成する。 (7)次に、図8(d)に示すように、アルミニウム等
の金属の成膜、パターニングにより、配線(ビット線)
408を形成する。
(5) Next, as shown in FIG. 8B, an intermediate insulating film 405 is formed on the entire surface. (6) Next, as shown in FIG. 8C, the drain contact 40 is formed by photolithography etching of the contact opening.
Form 7. (7) Next, as shown in FIG. 8D, wiring (bit line) is formed by forming and patterning a metal such as aluminum.
408 is formed.

【0011】以上の工程により、半導体不揮発性メモリ
装置の要部の形成が行われる。なお、上記説明では、イ
オン注入用マスク形成、アニール、表面保護膜形成等の
工程を省いて説明した。
Through the above steps, the main part of the semiconductor nonvolatile memory device is formed. In the above description, the steps of forming a mask for ion implantation, annealing, forming a surface protective film, etc. are omitted.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た半導体不揮発性メモリ装置の集積度の向上に伴って、
パターニングのためのホトリソグラフィ工程に問題が生
じてきた。ホトリソ工程の増大と、マスク合わせ余裕確
保によるセル面積縮小の阻害である。ホトリソ工程数
は、例えば図6のパターンでいうと、アクティブ領域形
成、浮遊ゲート形成、制御ゲート形成、コンタクト形
成、配線形成と5層の形成が必要となる。なお、実際に
は、イオン注入用ホトリソや周辺回路用ホトリソ等が必
要であるためホトリソ工程はこれよりも多い。ホトリソ
工程数の増大は、製造時間の増大であり、コスト増大と
いう致命的な問題となってきているのである。
However, as the degree of integration of the semiconductor nonvolatile memory device is improved,
Problems have arisen in the photolithography process for patterning. This is an increase in the number of photolithography processes and a hindrance to cell area reduction by securing a mask alignment margin. As for the number of photolithography steps, for example, in the pattern of FIG. 6, it is necessary to form an active region, a floating gate, a control gate, a contact, a wiring and five layers. Actually, since the ion implantation photolithography and the peripheral circuit photolithography are required, the number of photolithography processes is larger than that. An increase in the number of photolithography steps is an increase in manufacturing time, which has become a fatal problem of an increase in cost.

【0013】マスク合わせ確保については、例えば図6
のアクティブ/ゲートの余裕L1、フィールド/コンタ
クトの余裕L2、コンタクトと配線の余裕L3が必要と
いうことである。これらはホトリソ工程のマスク合わせ
が下地パターンに対して、完全に一致することはなく、
ある寸法がずれるために、予め余裕を持たせておくとい
うものである。余裕がなく、例えばコンタクトがフィー
ルド酸化膜上にかかってしまうと、コンタクト抵抗が増
大したり、コンタクト不良となってしまうという問題を
引き起こす。
For ensuring the mask alignment, for example, FIG.
The active / gate margin L1, the field / contact margin L2, and the contact / wiring margin L3 are required. For these, the mask alignment in the photolithography process does not completely match the underlying pattern,
This is to give a margin beforehand because a certain dimension is displaced. If there is not enough room, for example, if the contact extends over the field oxide film, there arise problems that the contact resistance increases or the contact becomes defective.

【0014】したがって、これの余裕は避けられないも
のであるが、その結果、他の各部の寸法を縮小する一方
で、この余裕は縮小できないため、装置の集積化の大き
な阻害要因となってしまう。集積化は装置動作速度の向
上、製造コストの低減をもたらすため、その阻害は大き
な問題である。本発明は、以上述べたホトリソ工程数が
増大し、またマスク合わせ余裕寸法が増大するという問
題を除去するため、半導体不揮発性メモリ装置の製造方
法において、自己整合的な工程により、ホトリソ工程数
を低減らするとともに、マスク合わせ余裕寸法をも減ら
すことができる半導体不揮発性メモリ装置の製造方法を
提供することを目的とする。
Therefore, this margin is unavoidable, but as a result, the dimensions of other parts are reduced, while this margin cannot be reduced, which is a major impediment to device integration. . Since the integration increases the operation speed of the device and reduces the manufacturing cost, the inhibition is a big problem. The present invention eliminates the above-described problems of increasing the number of photolithography processes and increasing the mask alignment margin dimension. Therefore, in the method of manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device, the number of photolithography processes is reduced by a self-aligning process. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device, which can reduce the mask alignment margin dimension as well as reduce the size.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、第1導電型半導体基板上に下から順次ト
ンネル絶縁膜、浮遊ゲート、ゲート間絶縁膜、制御ゲー
トを積層してなる積層ゲートと、該積層ゲートを挟んで
前記基板上に第2導電型のソース及びドレイン領域を形
成してなる半導体不揮発性メモリ装置の製造方法におい
て、前記第1導電型半導体基板上に第1のマスク材パタ
ーンを形成する工程と、該第1のマスク材パターンをマ
スクにして前記半導体基板を所定の深さまでエッチング
して溝を形成し、該溝に自己整合的に第1の絶縁膜を埋
め込み分離絶縁膜を形成する工程と、前記第1のマスク
材を除去する工程と、前記分離絶縁膜で挟まれた前記半
導体基板露出部表面にトンネル絶縁膜を形成した後、第
1の導電膜を成膜する工程と、該第1の導電膜を異方性
エッチングで前記分離絶縁膜上部表面のみ除去する工程
と、残存形成された第1の導電膜上に第2の絶縁膜を成
膜する工程と、第2の導電膜を形成した後、第3の絶縁
膜を積層して第1の積層膜を形成する工程と、該第1の
積層膜、前記第2の絶縁膜、前記第1の導電膜及び前記
トンネル絶縁膜を前記分離絶縁膜と直交する方向にパタ
ーニングして積層ゲートを形成した後、該積層ゲートの
両側にドレイン・ソース領域を形成する工程と、前記積
層ゲート側壁に第4の絶縁膜を形成する工程と、全面に
第3の導電膜を形成後、第5の絶縁膜を積層して第2の
積層膜を形成し、選択的にエッチングを行い、前記積層
ゲートを挟んでソース側のみの前記第2の積層膜を残存
形成する工程と、全面に第4の導電膜を成膜し、該第4
の導電膜をエッチバックにより前記分離絶縁膜の間の領
域のみに残存形成し、配線を形成する工程とを施すよう
にしたものである。
In order to achieve the above object, the present invention sequentially stacks a tunnel insulating film, a floating gate, an inter-gate insulating film, and a control gate on a first conductivity type semiconductor substrate from the bottom. And a second conductive type source / drain region formed on the substrate with the stacked gate sandwiched between the first and second conductive type semiconductor substrates. Forming a mask material pattern, and using the first mask material pattern as a mask, the semiconductor substrate is etched to a predetermined depth to form a groove, and the first insulating film is self-aligned with the groove. Forming a buried isolation insulating film; removing the first mask material; and forming a tunnel insulating film on the exposed surface of the semiconductor substrate sandwiched by the isolation insulating film, and then forming a first conductive film. Film formation A step of removing only the upper surface of the isolation insulating film by anisotropic etching of the first conductive film, and forming a second insulating film on the remaining first conductive film. A step of forming a first insulating film by laminating a third insulating film after forming a second conductive film, the first insulating film, the second insulating film, and the first conductive film. Patterning the film and the tunnel insulating film in a direction orthogonal to the isolation insulating film to form a stacked gate, and then forming drain / source regions on both sides of the stacked gate; and a fourth step on the stacked gate sidewall. A step of forming an insulating film, and after forming a third conductive film on the entire surface, a fifth insulating film is laminated to form a second laminated film, which is selectively etched to sandwich the laminated gate. A step of remaining forming the second laminated film only on the source side, and a fourth conductive film on the entire surface. It was formed, the fourth
And the step of forming a wiring by remaining the conductive film remaining only in the region between the isolation insulating films by etching back.

【0016】[0016]

【作用】本発明によれば、上記のように構成したので、
半導体不揮発性メモリ装置の製造方法において、ホトリ
ソ工程は、アクティブ領域形成〔図1(a)参照〕、制
御ゲート(ワードライン)形成〔図3(c)参照〕、ソ
ースライン形成〔図4(b)参照〕の3層の形成で済
む。つまり、従来は、アクティブ領域形成〔図7(a)
参照〕、浮遊ゲート形成〔図7(b)参照〕、制御ゲー
ト(ワードライン)形成〔図8(a)参照〕、コンタク
ト形成〔図8(c)参照〕、配線形成〔図8(d)参
照〕と5層必要であったので、浮遊ゲート形成、配線形
成の2層の形成のためのホトリソ工程をなくすことがで
きる。
According to the present invention, since it is configured as described above,
In the method for manufacturing a semiconductor non-volatile memory device, the photolithography process includes forming an active region [see FIG. 1 (a)], forming a control gate (word line) [see FIG. 3 (c)], and forming a source line [see FIG. 4 (b)]. ) Reference]. That is, conventionally, active area formation [FIG.
Floating gate formation [see FIG. 7B], control gate (word line) formation [see FIG. 8A], contact formation [see FIG. 8C], wiring formation [FIG. 8D] 5 layers are required, it is possible to eliminate the photolithography process for forming two layers of floating gate formation and wiring formation.

【0017】さらに、自己整合的プロセスを多用してい
るため、マスク合わせ余裕を大幅に削減できるという効
果を有する。例えば、従来の半導体不揮発性メモリ装置
では、コンタクトと配線の間の合わせ余裕(図6におい
てL3で示す)が必須であり、その結果コンタクト部で
配線が太くなり、配線間のピッチがこのコンタクト部で
制限されて、ピッチを縮小することの阻害要因となって
いた。
Further, since the self-alignment process is frequently used, the mask alignment margin can be significantly reduced. For example, in a conventional semiconductor non-volatile memory device, an alignment margin (indicated by L3 in FIG. 6) between the contact and the wiring is indispensable, and as a result, the wiring becomes thicker at the contact portion and the pitch between the wirings becomes larger. It was restricted by and became an obstacle to reducing the pitch.

【0018】これに対して、本発明では、アクティブ領
域に自己整合的に配線が形成できるために、このような
合わせ余裕は全く必要とせず、その結果、配線間ピッチ
を大幅に縮小できる。また、アクティブ領域とゲート配
線の間の余裕(図6においてL1で示す)について、本
発明ではゲート配線方向でアクティブ領域が分離されて
いないため、余裕寸法は全く必要としない。
On the other hand, in the present invention, since the wiring can be formed in the active region in a self-aligning manner, such an alignment margin is not necessary at all, and as a result, the pitch between the wirings can be greatly reduced. Further, regarding the margin between the active region and the gate wiring (indicated by L1 in FIG. 6), since the active area is not separated in the gate wiring direction in the present invention, no margin dimension is required.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明の実施例について図を参照しな
がら詳細に説明する。図1乃至図4は本発明の実施例を
示す半導体不揮発性メモリ装置の製造工程を示す一部破
断斜視図である。 (1)まず、図1(a)に示すように、p型シリコン基
板501上全面に、例えばCVD法を用いて窒化膜(第
1のマスク材)を生成する。その後、公知のホトリソグ
ラフィ法及びエッチングを用いて、この窒化膜の一部を
エッチング除去し、p型シリコン基板501の露出部5
09,511と残存窒化膜503,505,507(第
1のマスク材パターン)を形成する。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. 1 to 4 are partially cutaway perspective views showing a manufacturing process of a semiconductor nonvolatile memory device showing an embodiment of the present invention. (1) First, as shown in FIG. 1A, a nitride film (first mask material) is formed on the entire surface of the p-type silicon substrate 501 by using, for example, the CVD method. After that, a part of this nitride film is removed by etching using a known photolithography method and etching, and the exposed portion 5 of the p-type silicon substrate 501 is removed.
09, 511 and residual nitride films 503, 505, 507 (first mask material pattern) are formed.

【0020】(2)次に、図1(b)に示すように、残
存窒化膜503,505,507をマスクして、p型シ
リコン基板501の露出部509,511を、ドライエ
ッチングにより選択的にエッチングし、例えば0.2〜
0.5μm程度の深さのシリコン溝513,515を形
成する。 (3)次いで、全面にCVD法により酸化膜を成膜後、
公知のエッチバック法等を用いて、図1(c)に示すよ
うに、前記シリコン溝513,515に酸化膜517,
519(分離絶縁膜)を埋め込む。なお、エッチバック
法は、全面に酸化膜を成膜時、もしくは引き続き熱処理
により平坦化した後に、窒化膜マスクが露出するまでエ
ッチングを進める方法であっても、または、酸化膜成膜
後レジスト等の塗布により平坦化しエッチングを進める
方法を用いる方法であっても良い。
(2) Next, as shown in FIG. 1B, the exposed portions 509 and 511 of the p-type silicon substrate 501 are selectively dry-etched by masking the remaining nitride films 503, 505 and 507. Etching to, for example, 0.2 to
Silicon grooves 513 and 515 having a depth of about 0.5 μm are formed. (3) Next, after forming an oxide film on the entire surface by the CVD method,
As shown in FIG. 1C, an oxide film 517, is formed on the silicon trenches 513, 515 by using a known etchback method or the like.
519 (separation insulating film) is embedded. Note that the etch-back method may be a method of advancing the etching until the nitride film mask is exposed when the oxide film is formed on the entire surface or after being planarized by a heat treatment, or after the oxide film is formed. Alternatively, a method using a method of flattening by applying and etching can be used.

【0021】(4)その後、図2(a)に示すように、
窒化膜パターンである残存窒化膜503,505,50
7〔図1(c)参照〕を除去する。 (5)次いで、図2(b)に示すように、露出したp型
シリコン基板501表面に、熱処理酸化法を用いて3〜
20nm程度の酸化膜521,523,525(トンネ
ル絶縁膜)を成膜する。ここで、この酸化膜形成におい
ては、酸素雰囲気による酸化処理はもとより、亜酸化窒
素(N2 O)やアンモニア(NH3 )等による窒化処理
を含めることも言うまでもなく可能である。そして全面
に0.1〜0.3μm程度の膜厚のn+ 多結晶シリコン
膜527(第1の導電膜)を成膜する。
(4) After that, as shown in FIG.
Residual nitride films 503, 505, 50 that are nitride film patterns
7 (see FIG. 1C) is removed. (5) Next, as shown in FIG. 2B, the exposed surface of the p-type silicon substrate 501 is subjected to 3 to 3 by a heat treatment oxidation method.
An oxide film 521, 523, 525 (tunnel insulating film) having a thickness of about 20 nm is formed. Here, it goes without saying that the formation of the oxide film may include not only the oxidation treatment in the oxygen atmosphere but also the nitriding treatment with nitrous oxide (N 2 O), ammonia (NH 3 ), or the like. Then, an n + polycrystalline silicon film 527 (first conductive film) having a film thickness of about 0.1 to 0.3 μm is formed on the entire surface.

【0022】(6)次に、埋め込み酸化膜517,51
9に囲まれた凹部底面に、レジスト等のマスク材をエッ
チバック法等により形成し(図示せず)、引き続き垂直
方向からの異方性エッチングにより、n+ 多結晶シリコ
ン膜527を選択的にエッチングし、埋め込み酸化膜5
17,519上部を露出させる。そして凹部底面に設け
たマスク材(図示なし)を除去することで、図2(c)
に示すように、酸化膜517,519で互いに分離され
た、n+ 多結晶シリコン膜529,531,533を形
成する。
(6) Next, buried oxide films 517 and 51
A mask material such as a resist is formed on the bottom surface of the recess surrounded by 9 by an etch-back method or the like (not shown), and then the n + polycrystalline silicon film 527 is selectively etched by anisotropic etching from the vertical direction. Etched and buried oxide film 5
The upper part of 17,519 is exposed. Then, by removing the mask material (not shown) provided on the bottom surface of the concave portion, as shown in FIG.
As shown in FIG. 5, n + polycrystalline silicon films 529, 531 and 533 separated from each other by oxide films 517 and 519 are formed.

【0023】(7)次に、図3(a)に示すように、酸
化膜、もしくは酸化膜と窒化膜の積層膜等から成る絶縁
膜535,537,539(第2の絶縁膜)を5〜30
nm程度の膜厚で形成する。なお、埋め込み酸化膜51
7,519上部の絶縁膜については、同じ絶縁膜という
ことから図中では表示されていない。 (8)次に、図3(b)に示すように、全面に、0.2
〜0.5μm程度の膜厚のn+ 多結晶シリコン膜もしく
はn+ 多結晶シリコン膜と高融点シリサイドの積層膜か
ら成る導電膜541(第2の導電膜)を成膜する。その
後、CVD法により、酸化膜543(第3の絶縁膜)を
0.1μm〜0.3μm程度成膜して、第1の第1の積
層膜を形成する。
(7) Next, as shown in FIG. 3A, the insulating films 535, 537, 539 (second insulating film) made of an oxide film or a laminated film of an oxide film and a nitride film, etc. ~ 30
It is formed with a film thickness of about nm. The buried oxide film 51
The insulating films above 7,519 are not shown in the figure because they are the same insulating film. (8) Next, as shown in FIG.
A conductive film 541 (second conductive film) made of an n + polycrystalline silicon film or a laminated film of an n + polycrystalline silicon film and a high melting point silicide with a film thickness of about 0.5 μm is formed. After that, an oxide film 543 (third insulating film) is formed to a thickness of about 0.1 μm to 0.3 μm by a CVD method to form a first first laminated film.

【0024】(9)次に、公知のホトリソグラフィ法、
エッチング法を用いて、図3(c)に示すように、酸化
膜543、導電膜541、絶縁膜535,537,53
9、n+ 多結晶シリコン529,531,533及び酸
化膜521,523,525の各層を、前記埋め込み酸
化膜の延長方向と直交する方向に帯状に残存形成し、積
層ゲートを形成する。その結果、埋め込み酸化膜により
分離された、n+ 多結晶シリコン膜545、導電膜54
7、酸化膜549の各層から成る積層パターンを得る。
なお、n+ 多結晶シリコン膜545は浮遊ゲートに、導
電膜547は制御ゲートとなる。
(9) Next, a known photolithography method,
By using an etching method, as shown in FIG. 3C, an oxide film 543, a conductive film 541, insulating films 535, 537, 53.
The layers of 9, n + polycrystalline silicon 529, 531, 533 and the oxide films 521, 523, 525 are formed in a strip shape in the direction orthogonal to the extending direction of the buried oxide film to form a laminated gate. As a result, the n + polycrystalline silicon film 545 and the conductive film 54 separated by the buried oxide film are formed.
7. A laminated pattern composed of each layer of the oxide film 549 is obtained.
The n + polycrystalline silicon film 545 serves as a floating gate, and the conductive film 547 serves as a control gate.

【0025】次に、イオン注入法を用いてAsによるn
+ 拡散層551,553,555,557,559,5
61を形成する。ここで、各n+ 拡散層は埋め込み酸化
膜及び積層ゲートパターンにより分離されており、n+
拡散層551,553,555はソース領域に、55
7,559,561はドレイン領域になる。 (10)次に、図4(a)に示すように、CVD法によ
り、酸化膜を0.1μm〜0.3μm程度成膜後、異方
性エッチングにより積層ゲートパターン側壁にのみ、酸
化膜563,565(第4の絶縁膜)を残存させる。な
お、埋め込み酸化膜側壁にも残存酸化膜が形成される
が、同じ酸化膜であることから図中では区別して表示し
てはいない。
Next, by using the ion implantation method, n
+ Diffusion layers 551,553,555,557,559,5
61 is formed. Wherein each n + diffusion layer are separated by the oxide film and the stacked gate pattern embedding, n +
The diffusion layers 551, 553, 555 are formed in the source region, and 55
7, 559 and 561 are drain regions. (10) Next, as shown in FIG. 4A, an oxide film having a thickness of about 0.1 μm to 0.3 μm is formed by the CVD method, and then the oxide film 563 is anisotropically etched only on the side wall of the laminated gate pattern. , 565 (fourth insulating film) are left. Although a residual oxide film is also formed on the sidewalls of the buried oxide film, they are not shown separately because they are the same oxide film.

【0026】(11)引き続き、図4(b)に示すよう
に、全面にタングステン等の導電膜(第3の導電膜)
を、0.05〜0.2μm程度成膜し、その後、酸化膜
(第5の絶縁膜)を0.1〜0.3μm程度成膜する。
そして、ソース側のみレジストでマスクして(図示せ
ず)、ドレイン側に成膜されたこの酸化膜、導電膜を選
択的にエッチングし、ソース側にのみ導電膜567(第
3の導電膜)、酸化膜569(第5の絶縁膜)を残存形
成して第2の積層膜を形成する。したがって、本工程に
より、ドレイン拡散層表面のみ露出し、他の表面は全て
絶縁膜で覆われた形となっている。
(11) Subsequently, as shown in FIG. 4B, a conductive film of tungsten or the like (third conductive film) is formed on the entire surface.
Is deposited to a thickness of about 0.05 to 0.2 μm, and then an oxide film (fifth insulating film) is deposited to a thickness of about 0.1 to 0.3 μm.
Then, masking only the source side with a resist (not shown), the oxide film and the conductive film formed on the drain side are selectively etched, and the conductive film 567 (third conductive film) only on the source side. Then, the oxide film 569 (fifth insulating film) is left and formed to form a second laminated film. Therefore, in this step, only the surface of the drain diffusion layer is exposed and the other surfaces are all covered with the insulating film.

【0027】(12)次に、全面にアルミニウム等の金
属膜(第4の導電膜)を成膜し、エッチバックすること
により、図4(c)に示すように、分離酸化膜で挟まれ
た凹部領域にのみに自己整合的に配線571,573,
575を形成する。ここで、エッチバックは、分離酸化
膜上部においては金属膜が残存しないようにし、かつ絶
縁膜凹部においては、断線することなく連続して残存す
るように形成する。この配線はドレイン拡散層と接触し
ており、ドレイン接続配線、すなわちビット線となる。
(12) Next, a metal film (a fourth conductive film) of aluminum or the like is formed on the entire surface and is etched back to be sandwiched between the isolation oxide films as shown in FIG. 4 (c). Wiring 571, 573 in a self-aligned manner only in the recessed area
575 is formed. Here, the etch-back is formed so that the metal film does not remain in the upper portion of the isolation oxide film and that the metal film continuously remains in the insulating film concave portion without disconnection. This wiring is in contact with the drain diffusion layer and serves as a drain connection wiring, that is, a bit line.

【0028】以上の工程により、本実施例の半導体不揮
発性メモリ装置の要部が形成される。なお、閾値調整用
イオン注入、アニール工程、表面保護膜形成工程等の説
明は省略したが、適宜用いることができることは言うま
でもない。また、本発明の半導体不揮発性メモリの動作
方法については、従来と同様に行うことができる。
Through the above steps, the main part of the semiconductor nonvolatile memory device of this embodiment is formed. Although description of the threshold value adjusting ion implantation, the annealing step, the surface protective film forming step, and the like is omitted, it goes without saying that they can be appropriately used. Further, the operation method of the semiconductor nonvolatile memory of the present invention can be performed in the same manner as the conventional method.

【0029】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形するこ
とが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するも
のではない。
The present invention is not limited to the above embodiments, but various modifications can be made based on the spirit of the present invention, and they are not excluded from the scope of the present invention.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、次のような効果を奏することができる。 (1)まず、ホトリソ工程数を大幅に削減することがで
きる。すなわち、前述したようにセル製造の主要工程に
は、従来、アクティブ領域形成〔図7(a)参照〕、浮
遊ゲート形成〔図7(b)参照〕、制御ゲート(ワード
ライン)形成〔図8(a)参照〕、コンタクト形成〔図
8(c)参照〕、配線形成〔図8(d)参照〕と5層必
要であった。
As described in detail above, according to the present invention, the following effects can be obtained. (1) First, the number of photolithography steps can be significantly reduced. That is, as described above, in the main steps of cell manufacturing, conventionally, active region formation [see FIG. 7A], floating gate formation [see FIG. 7B], control gate (word line) formation [FIG. (See (a)), contact formation [see FIG. 8 (c)], and wiring formation [see FIG. 8 (d)].

【0031】これに対して、本発明によれば、アクティ
ブ領域形成〔図1(a)参照〕、制御ゲート(ワードラ
イン)形成〔図3(c)参照〕、ソースライン形成〔図
4(b)参照〕の3層の形成で済む。すなわち、自己整
合的プロセスを、多くの工程において可能としたことに
より、マスク数の低減を達成することができる。具体的
には、浮遊ゲート形成、配線形成の2層の形成のための
ホトリソ工程が削除できることになる。ホトリソ工程の
削減は製造期間の短縮が得られ、コストを低減できると
いう極めて大きな効果をもたらすことができる。
On the other hand, according to the present invention, active region formation (see FIG. 1A), control gate (word line) formation (see FIG. 3C), and source line formation (FIG. 4B). ) Reference]. That is, the number of masks can be reduced by enabling the self-alignment process in many steps. Specifically, the photolithography process for forming two layers of floating gate formation and wiring formation can be eliminated. The reduction of the photolithography process can bring about a great effect that the manufacturing period can be shortened and the cost can be reduced.

【0032】(2)さらに、自己整合的プロセスを多用
しているため、マスク合わせ余裕を大幅に削減できると
いう効果を有する。例えば、従来の半導体不揮発性メモ
リ装置では、コンタクトと配線の間の合わせ余裕(図6
においてL3で示す)が必須であり、その結果、コンタ
クト部で配線が太くなり、配線間のピッチがこのコンタ
クト部で制限されて、ピッチを縮小することの阻害要因
となっていた。
(2) Further, since the self-alignment process is frequently used, the mask alignment margin can be significantly reduced. For example, in the conventional semiconductor non-volatile memory device, the alignment margin between the contact and the wiring (see FIG.
(Indicated by L3 in FIG. 2) is essential, and as a result, the wiring becomes thick at the contact portion, and the pitch between the wirings is limited at this contact portion, which is an obstacle to reducing the pitch.

【0033】これに対して、本発明では、アクティブ領
域に自己整合的に配線が形成できるために、このような
合わせ余裕は全く必要とせず、その結果、配線間ピッチ
を大幅に縮小できる。また、アクティブ領域とゲート配
線の間の余裕(図6においてL1で示す)について、本
発明ではゲート配線方向でアクティブ領域が分離されて
いないため、余裕寸法は全く必要としない。
On the other hand, in the present invention, since the wiring can be formed in the active region in a self-aligning manner, such an alignment margin is not required at all, and as a result, the pitch between the wirings can be greatly reduced. Further, regarding the margin between the active region and the gate wiring (indicated by L1 in FIG. 6), since the active area is not separated in the gate wiring direction in the present invention, no margin dimension is required.

【0034】この結果、本発明によれば、半導体不揮発
性メモリ装置の集積化を大幅に推進することができる。
半導体不揮発性メモリ装置の集積化すなわち大容量化
は、装置の付加価値を高めるものであり、極めて大きな
効果である。また、同一容量で比較した場合、本発明で
は装置寸法を縮小することができることから、一装置あ
たりの材料費、製造コストを低減することができる。
As a result, according to the present invention, the integration of the semiconductor nonvolatile memory device can be greatly promoted.
The integration, that is, the increase in capacity of the semiconductor nonvolatile memory device increases the added value of the device, which is an extremely large effect. Further, when compared with the same capacity, since the device size can be reduced in the present invention, the material cost and the manufacturing cost per device can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例を示す半導体不揮発性メモリ装
置の製造工程を示す一部破断斜視図(その1)である。
FIG. 1 is a partial cutaway perspective view (1) showing a manufacturing process of a semiconductor nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例を示す半導体不揮発性メモリ装
置の製造工程を示す一部破断斜視図(その2)である。
FIG. 2 is a partially cutaway perspective view showing the manufacturing process of the semiconductor nonvolatile memory device according to the embodiment of the present invention (Part 2).

【図3】本発明の実施例を示す半導体不揮発性メモリ装
置の製造工程を示す一部破断斜視図(その3)である。
FIG. 3 is a partially cutaway perspective view (No. 3) showing the manufacturing process of the semiconductor nonvolatile memory device according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例を示す半導体不揮発性メモリ装
置の製造工程を示す一部破断斜視図(その4)である。
FIG. 4 is a partially cutaway perspective view (No. 4) showing the manufacturing process of the semiconductor nonvolatile memory device according to the embodiment of the present invention.

【図5】従来の半導体不揮発性メモリ装置の要部断面図
である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part of a conventional semiconductor nonvolatile memory device.

【図6】従来の集積化された半導体不揮発性メモリ装置
の平面図である。
FIG. 6 is a plan view of a conventional integrated semiconductor nonvolatile memory device.

【図7】図6のX−X線断面の工程図である。FIG. 7 is a process drawing of a cross section taken along line XX of FIG. 6;

【図8】図6のY−Y線断面の工程図である。FIG. 8 is a process drawing of a section taken along line YY of FIG. 6;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

501 p型シリコン基板 503,505,507 残存窒化膜 509,511 露出部 513,515 シリコン溝 517,519 埋め込み酸化膜 521,523,525,543,549,563,5
65 酸化膜 527,529,531,533,545 n+ 多結
晶シリコン膜 535,537,539 絶縁膜 541,547,567 導電膜 551,553,555,557,559,561
+ 拡散層 571,573,575 配線
501 p-type silicon substrate 503, 505, 507 Residual nitride film 509, 511 Exposed part 513, 515 Silicon groove 517, 519 Embedded oxide film 521, 523, 525, 543, 549, 563, 5
65 oxide film 527, 529, 531, 533, 545 n + polycrystalline silicon film 535, 537, 539 insulating film 541, 547, 567 conductive film 551, 553, 555, 557, 559, 561
n + diffusion layer 571, 573, 575 wiring

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型半導体基板上に下から順次ト
ンネル絶縁膜、浮遊ゲート、ゲート間絶縁膜、制御ゲー
トを積層してなる積層ゲートと、該積層ゲートを挟んで
前記半導体基板上に第2導電型のソース及びドレイン領
域を形成してなる半導体不揮発性メモリ装置の製造方法
において、 (a)前記第1導電型半導体基板上に第1のマスク材パ
ターンを形成する工程と、 (b)該第1のマスク材パターンをマスクにして前記半
導体基板を所定の深さまでエッチングして溝を形成する
工程と、 (c)該溝に自己整合的に第1の絶縁膜を埋め込み分離
絶縁膜を形成する工程と、 (d)前記第1のマスク材を除去する工程と、 (e)前記分離絶縁膜で挟まれた前記半導体基板露出部
表面にトンネル絶縁膜を形成した後、第1の導電膜を成
膜する工程と、 (f)該第1の導電膜を異方性エッチングで前記分離絶
縁膜上部表面のみ除去する工程と、 (g)残存形成された第1の導電膜上に第2の絶縁膜を
成膜する工程と、 (h)第2の導電膜を形成した後、第3の絶縁膜を積層
して第1の積層膜を形成する工程と、 (i)該第1の積層膜、前記第2の絶縁膜、前記第1の
導電膜及び前記トンネル絶縁膜を前記分離絶縁膜と直交
する方向にパターニングして積層ゲートを形成した後、
該積層ゲートの両側にドレイン・ソース領域を形成する
工程と、 (j)前記積層ゲート側壁に第4の絶縁膜を形成する工
程と、 (k)全面に第3の導電膜を形成後、第5の絶縁膜を積
層して第2の積層膜を形成し、選択的にエッチングを行
い、前記積層ゲートを挟んでソース側のみの前記第2の
積層膜を残存形成する工程と、 (l)全面に第4の導電膜を成膜し、該第4の導電膜を
エッチバックにより前記分離絶縁膜の間の領域のみに残
存形成する工程とを施すようにしたことを特徴とする半
導体不揮発性メモリ装置の製造方法。
1. A laminated gate formed by laminating a tunnel insulating film, a floating gate, an inter-gate insulating film, and a control gate in order from the bottom on a first conductivity type semiconductor substrate, and on the semiconductor substrate sandwiching the laminated gate. A method of manufacturing a semiconductor non-volatile memory device having second-conductivity-type source and drain regions formed, comprising: (a) a step of forming a first mask material pattern on the first-conductivity-type semiconductor substrate; ) A step of etching the semiconductor substrate to a predetermined depth by using the first mask material pattern as a mask to form a groove, and (c) a first insulating film embedded in the groove in a self-aligning manner and an isolation insulating film. And (d) removing the first mask material, and (e) forming a tunnel insulating film on the exposed surface of the semiconductor substrate sandwiched by the isolation insulating film, and Forming a conductive film And (f) removing only the upper surface of the isolation insulating film by anisotropic etching of the first conductive film, and (g) forming a second insulating film on the remaining formed first conductive film. A step of forming a film; (h) a step of forming a second insulating film after forming a second conductive film to form a first laminated film; (i) the first laminated film; After patterning the second insulating film, the first conductive film, and the tunnel insulating film in a direction orthogonal to the separation insulating film to form a stacked gate,
Forming a drain / source region on both sides of the stacked gate; (j) forming a fourth insulating film on the sidewall of the stacked gate; and (k) forming a third conductive film on the entire surface, Laminating the insulating films of No. 5 to form a second laminated film, selectively etching, and forming the second laminated film only on the source side with the laminated gate sandwiched therebetween (l) And a step of forming a fourth conductive film over the entire surface and etching the fourth conductive film to leave only a region between the isolation insulating films. Memory device manufacturing method.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100331556B1 (en) * 1999-10-05 2002-04-06 윤종용 Flash memory using a self-aligned trench & fabricating method the same
JP2008300703A (en) * 2007-06-01 2008-12-11 Sharp Corp Method of manufacturing semiconductor device
JP2009088514A (en) * 2007-09-27 2009-04-23 Dongbu Hitek Co Ltd Semiconductor devices and method of fabricating same

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