JPH07142612A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH07142612A
JPH07142612A JP5154877A JP15487793A JPH07142612A JP H07142612 A JPH07142612 A JP H07142612A JP 5154877 A JP5154877 A JP 5154877A JP 15487793 A JP15487793 A JP 15487793A JP H07142612 A JPH07142612 A JP H07142612A
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JP
Japan
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gate
gates
semiconductor device
substrate
manufacturing
Prior art date
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Pending
Application number
JP5154877A
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English (en)
Inventor
Tetsushi Hikawa
哲士 肥川
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MegaChips Corp
Original Assignee
MegaChips Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 フラット型ROMにおいて、集積度が高く、
かつROMコード注入時の注入深さバラツキのないセル
を得る。 【構成】 第1ゲート4側壁に形成されたサイドウォー
ル7を用いて第2ゲート60のゲート巾をセルフアライ
ンで制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】この発明は半導体装置及びその製造方法に
関し、特にフラットセル型ROMあるいはそれを含む半
導体装置の構造及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6に従来のフラットセル型マスクRO
Mのセル部分の平面図を示す。また図図8,図9に図6
のA−A′線,B−B′線における断面図を示す。これ
らの図において、2は半導体基板、1はこの半導体基板
2表面にそれぞれが平行となるように形成された複数の
不純物拡散層、3はゲート絶縁膜となる酸化膜、4は上
記半導体基板2表面に、上記不純物拡散層1と直交し、
かつそれぞれが平行となるように配置されたワードライ
ンとなるポリシリコン、5はワードライン4及び基板2
全面に形成された誘電体膜である。また11aは1セル
を表す。なお図6においては、酸化膜3及び誘電体膜5
は省略されているものとする。
【0003】このようなメモリを得るには、例えば、半
導体基板2上に拡散層1を形成した後、基板全面を酸化
して酸化膜3を設け、その後ワードラインとなるポリシ
リコン4を形成し、荷電粒子量の選択的な注入を1セル
11a単位毎に行ってROMコードの記入を行い、最後
に誘電体膜5を形成することにより得られる。
【0004】このようにして得られたメモリの1セル1
1aは、ゲート領域と埋込拡散領域およびアイソレーシ
ョン領域で形成されている。このアイソレーション領域
は電気的にフローティング状態であるため、基板濃度が
高い一定の面積とする必要がある。また、この領域はメ
モリトランジスタの能動領域(ソース,ゲートドレイ
ン)に比べると、1/3程度の大きさであるが、チャネ
ル領域と比較すると1:1程度の大きさとなり、このた
め微細化,大容量化を達成するためには問題がある。
【0005】そこで、この問題を解決するために、アイ
ソレーション領域も能動領域として使う方法がある。す
なわち図7は図6に示した構造において、トランジスタ
の分離領域もトランジスタの能動領域として利用するよ
うにしたフラット型ROMを示す平面図であり、図10
はそのB−B′線での断面図を示す。なおA−A′線で
の断面図は図6の場合と同じであるため図8を以て示す
ものとする。図において、6は第1ゲートとなる(第
1)ポリシリコン4間に、これとは絶縁して配置された
第2ポリシリコン(第2ゲート)である。
【0006】次に製造方法について簡単に説明する。ま
ず、図6に示したメモリを製造するのと同じ方法で第1
ゲート4を構成した後、再度ゲート酸化を施し、その
後、第2ポリシリコン6を形成する。これにより分離領
域を能動領域とする構成を有するフラット型ROMを得
ることができる。
【0007】この時、第1ゲート4,第2ゲート6との
重なり部分が生じるため、後工程で1セル11b単位毎
にROMコード注入を行う時に、深さ方向のバラツキが
生じ、これがしきい値電圧の不均一性につながることと
なる。また、ROMコード注入時のマスク合わせのズレ
が製造上の問題となってくる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置であ
るフラット型メモリセルは以上のように構成されてお
り、アイソレーション領域も能動領域として使う場合に
は、第1のゲート(第1ワードライン)と第2のゲート
(第2ワードライン)のオーバーラップする部分がある
ため、ROMコード注入時等に注入深さが各セル毎に変
わり、しきい値電圧の不均一を生じるという問題点、お
よびROMコード領域のマスク合わせのズレのため、R
OMコード注入がなされない部分への影響(しきい値電
圧のシフト)が生じる等の問題がある。
【0009】この発明は以上のような問題点を解消する
ためになされたもので、微細化,大容量化を達成しつ
つ、しきい値のバラツキを低減することができる半導体
装置を得ることを目的としており、さらにはこれに適し
た製造方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体装
置は、同一平面内に重なることなく交互に配置された第
1ゲートと第2ゲートと、これらゲート間を絶縁する、
上記第1ゲートの側壁に形成されたサイドウォールとを
備えたものである。
【0011】またこの発明に係る半導体装置の製造方法
は、第1ゲート側壁にサイドウォールを設け、基板上に
第2ゲートとなる半導体層を堆積し、さらに該半導体層
とエッチングレートの等しいレジストを用いて平坦化
し、その後上記第1ゲートが露出するまでエッチバック
することにより第2ゲートを形成するようにしたもので
ある。
【0012】また、上記第1ゲート上に所定の厚さの絶
縁体膜を形成し、上記形成されるサイドウォールの巾を
制御するようにしたものである。
【0013】また、上記第1及び第2ゲートを構成する
半導体層としてポリシリコンを用い、上記第2ゲートを
形成した後、全面に高融点金属を堆積し、基板を熱処理
して、第1及び第2ゲートをシリサイド化するようにし
たものである。
【0014】
【作用】この発明においては、第1ゲートと第2ゲート
とがオーバラップしていないため、ROMコード注入時
の深さ方向の不均一化を軽減することができ、しきい値
電圧等のバラツキが減少する。
【0015】また、第1ゲート側壁のサイドウォールを
用いて第2ゲートを形成するスペースを確保するため、
第2ゲートのゲート寸法(チャネル巾)をセルフアライ
ンで制御することがきる。
【0016】また、上記第1ゲート上に形成する絶縁膜
の厚さによって、上記形成されるサイドウォールの巾を
制御することができ、マスク合わせズレを考慮したスペ
ースをセルフアライン的に得ることができる。
【0017】さらに、上記第1及び第2ゲートをシリサ
イド化することにより、ゲート抵抗が低減される。
【0018】
【実施例】実施例1.以下、本発明の第1の実施例によ
る半導体装置を図について説明する。図1及び図2は本
実施例によるフラット型のROMの平面図及び断面図を
示し、図において、60は第1ゲート4とオーバラップ
することなく、これと同一平面上に形成された第2ゲー
トであり、第1ゲート4と該第2ゲート60との間には
スペーサ絶縁体層7が設けられている。
【0019】次に製造方法について図3ないし図5を参
照しつつ説明する。なお、図3では図1のB−B′線で
の断面を示す。まず図3(a) に示すように、半導体基板
(P型でもN型でも可)2に拡散層1を形成する。ここ
でCMOS構造とする場合は、これ以前にNウエルある
いはPウエルあるいは両ウエルの形成を行っておく。ま
た、周辺のロジック回路を形成するために厚い酸化膜に
よるアイソレーション工程も、通常のLOCOS法で形
成しておく。
【0020】次にゲート酸化膜3を形成する。この時、
拡散層1の領域は増速酸化され、チャネル領域上の酸化
膜厚よりも厚い酸化膜ができる。続いて第1ゲートとな
るポリシリコン膜をLPCVD法で基板全面に形成し、
さらにこの上に窒化膜(Si3 N4 )等のエッチングス
トッパ層も同時に形成し、これらの層をパターニングし
てエッチングストッパ層8を有する第1ゲート4を得る
(図3(b) 参照)。このとき、ゲート低抵抗化のため、
ポリシリコン膜と窒化膜との間にTiSix,WSix
等のシリサイド層を形成してもよい。
【0021】次に、基板全面に酸化膜7をLPCVD法
あるいはPECVD法で形成し、全面エッチバックを施
すことにより、第1ゲート4の側面にスペーサ絶縁体層
となるサイドウォール酸化膜7を形成する。この時、ポ
リシリコン膜4と窒化膜8の厚さを調整してサイドウォ
ール7の巾の調整を行う。例えば、窒化膜8の膜厚を大
きくすることにより、第1ゲート4の側壁に形成される
サイドウォール7の高さが大きくなり、これに伴って巾
も増大する。従ってROMコード注入のマスク合わせズ
レ等を考慮し、サイドウォール7にその分の巾を持たせ
るように上記窒化膜8の厚さの調整を行う。その後、再
度ゲート酸化を施して図3(c) に示す構造を得る。
【0022】この後、第2ゲートとなるポリシリコン膜
6を基板全面に形成する(図3(d)参照)。
【0023】この後、レジスト等の有機膜(図示せず)
を全面塗布して平坦化し、先に形成したポリシリコン膜
6とレジスト膜のエッチレートを揃えてエッチバックす
ることにより、図3(e) に示すように、第1ゲート4と
第2ゲート60とが同一平面上に形成され、かつスペー
サ絶縁体層7で分離されたパターンを得る。
【0024】この後、全面酸化をした後、ROMコード
注入を行い、メタル配線との層間絶縁膜5をBPSG等
で形成し、コンタクト工程,メタル工程,パッド工程を
経てデバイスが完成する。
【0025】なお、エッチバックにより上記第2ゲート
60を形成した後、全面にPt,Ti等の高融金属を形
成し、熱処理を施すことによって、各ゲート4,60を
PtSix,TiSix等のシリサイドとするようにし
てもよく、このようにすることでゲートのみをセルフア
ラインでシリサイド化することができ、容易にゲート抵
抗の低減を図ることができる。
【0026】このように本実施例によれば、第1ゲート
4側面にサイドウォール7を設けた後、全面に第2ゲー
トとなるポリシリコン膜6を設け、さらに基板をポリシ
リコン膜6とエッチングレートの等しいレジストを用い
て平坦化し、これをエッチバックして第2ゲート60を
形成するようにしたから、第1ゲート4と第2ゲート6
0とがオーバラップすることなく、かつこれらの間がス
ペーサ絶縁体層7で分離された構造を容易に得ることが
でき、1セル11cと隣接するセルとの間にはスペーサ
絶縁体層7の巾分のスペースが確保されるようになり、
後工程でのROMコードの注入において、各セル間での
注入深さのバラツキが低減され、しいき値電圧の揃った
セルを有するROMを得ることができる。
【0027】また、第2ゲート60のチャネル巾はサイ
ドウォール7の巾によって制御され、さらにこのサイド
ウォール7の巾は、第1ゲート4上の窒化膜8の膜厚に
よって制御することができるため、図4に示すように、
マスク合わせスレ吸収用スペース(7)と第2ゲート6
とをセルフアラインで形成することができ、製造工程を
容易にすることができる。
【0028】実施例2.次に本発明の第2の実施例によ
る半導体装置を図について説明する。図5において、1
0は不純物拡散層1上に形成されたポリシリコンあるい
はアモルファスシリコンからなるフローティングゲー
ト、12a,12bはフローティングゲート10上に絶
縁膜を介して形成されたコントロールゲートであり、コ
ントロールゲート12aは上記実施例1と同様にして形
成されたものである。
【0029】このようにフローティングゲート10と、
コントロールゲート12aとを上記方法で形成すること
により、EPROM,E2 PROMの形成も可能とな
る。なお図5において、コントロールゲート12aにコ
ントロールゲート12bの一部がオーバラップしている
が、ROMコードの注入は、フローティングゲート10
形成後に行われるため、しきい値のバラツキ等が生じる
ことはない。
【0030】
【発明の効果】以上のように、この発明に係る半導体装
置によれば、アイソレーション領域をトランジスタ領域
として使い第1,第2のゲートを交互に平行に配置して
なるものにおいて、第1ゲートと第2ゲートとがオーバ
ラップしていないため、ROMコード注入時の深さ方向
の不均一を軽減することができ、しきい値電圧等のバラ
ツキが減少し、電気的特性の優れた半導体装置を得るこ
とができる効果がある。
【0031】また、この発明に係る半導体装置の製造方
法によれば、第1ゲート側壁のサイドウォールを用いて
第2ゲートを形成するスペースを確保するため、第2ゲ
ートのゲート寸法(チャネル巾)をセルフアラインで制
御することができ、また上記第1ゲート上に形成する絶
縁膜の厚さによって、上記形成されるサイドウォールの
巾を制御することができ、マスク合わせズレを考慮した
スペースをセルフアライン的に得ることができるため、
製造精度が高くかつ集積化された装置を量産することが
できる効果がある。
【0032】さらに、上記第1及び第2ゲートをシリサ
イド化することにより、ゲート抵抗を低減することがで
きる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例によるフラット型メモ
リ装置を示す平面図である。
【図2】上記メモリ装置のA−A′線及びB−B′線に
おける断面図である。
【図3】上記メモリ装置を形成するためのプロセスフロ
ー図である。
【図4】上記メモリ装置の特徴を示す装置断面図であ
る。
【図5】EPROM,E2 PROMを用いたこの発明の
第2の実施例によるメモリ装置を示す断面図である。
【図6】従来のフラット型メモリ装置を示す平面図であ
る。
【図7】従来のフラット型メモリ装置を示す平面図であ
る。
【図8】上記図6,図7に示したメモリ装置のA−A′
における断面図である。
【図9】上記図6に示したメモリ装置のB−B′線にお
ける断面図である。
【図10】上記図7に示したメモリ装置のB−B′線に
おける断面図である。
【符号の説明】
1 不純物拡散層 2 半導体基板 3 酸化膜(ゲート酸化膜) 4 第1ゲート 5 誘電体膜 6 第2ゲート 60 第2ゲート 7 サイドウォール絶縁膜 8 窒化膜 9 サイドウォール絶縁膜 10 フローティングゲート 11a〜11c 1セル 12a,12b コントロールゲート

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上にそれぞれが平行となるように形
    成された第1ゲートと、該第1ゲート間に平行に配置さ
    れた第2ゲートを有する半導体装置において、 上記第1ゲートと第2ゲートとが重ならないように同一
    平面内に配置され、かつ上記ゲート間がスペーサ用絶縁
    層によって絶縁されていることを特徴とする半導体装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において、 上記スペーサ用絶縁層は、上記第1ゲートの側壁に形成
    されたサイドウォールであることを特徴とする半導体装
    置。
  3. 【請求項3】 基板上に第1ゲートと第2ゲートとを交
    互に平行に配置し、その後、荷電粒子を選択的に注入し
    てROMコードを書き込む工程を有する半導体装置の製
    造方法において、 基板上にゲート絶縁膜を介して複数の第1ゲートをそれ
    ぞれが平行となるように形成する工程と、 その後、基板全面に絶縁体層を堆積して、これを全面エ
    ッチバックすることにより、上記第1ゲート側壁にサイ
    ドウォールを形成する工程と、 基板全面に第2ゲートとなる半導体層を堆積し、この上
    に該半導体層とエッチングレートの等しいレジストを設
    けて平坦化する工程と、 上記第1ゲートが露出するまで全面エッチバックを行
    い、隣接する第1ゲートのサイドウォール間に第2ゲー
    トを形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、 上記第1ゲートを形成した後、この上に所定の厚さの絶
    縁体膜を形成し、該絶縁体膜の厚さを調整することによ
    って上記形成されるサイドウォールの巾を制御すること
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項3記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、 上記第1及び第2ゲートを構成する半導体層としてポリ
    シリコンを用い、 上記第2ゲートを形成した後、全面に高融点金属を堆積
    し、基板を熱処理して、第1及び第2ゲートをシリサイ
    ド化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。
JP5154877A 1993-06-25 1993-06-25 半導体装置及びその製造方法 Pending JPH07142612A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6180463B1 (en) 1997-10-30 2001-01-30 Nec Corporation Method for fabricating a multi-level mask ROM
KR100364806B1 (ko) * 2000-12-28 2002-12-16 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 제조 방법
US7227255B2 (en) 2001-07-19 2007-06-05 Sony Corporation Semiconductor device and method of producing the same

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