JPH0864705A - 半導体記憶装置の製造方法 - Google Patents

半導体記憶装置の製造方法

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JPH0864705A
JPH0864705A JP20238094A JP20238094A JPH0864705A JP H0864705 A JPH0864705 A JP H0864705A JP 20238094 A JP20238094 A JP 20238094A JP 20238094 A JP20238094 A JP 20238094A JP H0864705 A JPH0864705 A JP H0864705A
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JP
Japan
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film
oxide film
peripheral transistor
interlayer insulating
insulating film
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Application number
JP20238094A
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English (en)
Inventor
Kosaku Takabayashi
幸作 高林
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】層間絶縁膜のライトエッチ耐性の向上を図れ、
層間絶縁膜の薄膜化を実現でき、ひいてはカップリング
比を高めることができ、書き込み・消去電圧の低電圧化
を図れる半導体記憶装置の製造方法を実現する。 【構成】フローティングゲートFGとしての第1ポリシ
リコン層とコントロールゲートCGとしての第2ポリシ
リコン層との間に形成される層間絶縁膜としてのONO
膜形成工程において、ライトエッチ工程の前に、SiN
のCVD後にRTP(RTA,RTO,RTN)を行
う。これにより、SiNのライトエッチ耐性を向上させ
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電荷保持層としてのフ
ローティングゲートを有する半導体記憶装置の製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、フラッシュEEPROM等のフ
ローティングゲートを有する半導体記憶装置を製造する
場合には、記憶素子としてのメモリトランジスタ部の製
造に並行して、周辺トランジスタ部の製造も行われる。
【0003】ここで、この種のフローティングゲートを
有する半導体記憶装置の製造方法について、図2および
図3を参照しながらメモリトランジスタ(メモリTr)
部および周辺トランジスタ(周辺Tr)部を対比しつつ
説明する。
【0004】まず、図2(A)に示すように、シリコン
基板1上に、たとえばメモリ部のP型ウェル拡散層を形
成した後、熱酸化法などにより厚さ10〜11nm程度
のゲート酸化膜2を形成する。次いで、ゲート酸化膜2
上に、フローティングゲートFGとなる第1ポリシリコ
ン層3を、ポリシリコンを用いて、たとえばCVD法に
より形成する。この第1ポリシリコン層3の膜厚は特に
限定されないが、たとえば100nm程度に設定され
る。
【0005】次に、図2(B)に示すように、周辺トラ
ンジスタ部における第1ポリシリコン層3を反応性イオ
ンエッチング(RIE)により除去する。このRIE後
には、周辺トランジスタ部におけるゲート酸化膜2は、
ほとんど残っていない状態となる。
【0006】次に、層間絶縁膜4としてのONO膜(S
iO2 /SiN/SiO2 )が形成されるが、このON
O膜は、たとえば以下のような手順に従って形成され
る。まず、図2(C)に示すように、熱酸化処理によ
り、ONO膜の最下層となる14nm以下程度の酸化膜
41を成膜する。次いで、図2(D)に示すように、熱
酸化膜41上に、約11nm以下程度の窒化シリコン膜
(SiN)42をCVD法などで成膜する。
【0007】次に、図3(A)に示すように、周辺トラ
ンジスタ部においてシリコン基板1上に堆積されたON
膜に対するエッチング処理を行う。続いて、図3(B)
に示すように、周辺トランジスタのゲート酸化膜を形成
するために、いわゆる自然酸化膜を除去するためのライ
トエッチ処理を行う。
【0008】そして、図3(C)に示すように、SiN
42の表面および周辺トランジスタ部のシリコン基板1
上を熱酸化して、約2nm以下程度のONO膜の最上層
となる酸化膜43を形成するとともに、膜厚が20〜3
0nm程度の周辺トランジスタ部のゲート酸化膜5を形
成する。このような工程により、3層構造のONO膜を
形成することができる。このONO膜は、低リーク電流
で膜厚制御性に優れている。このONO膜の膜厚は、酸
化シリコン膜換算で、22nm以下程度である。
【0009】次に、図3(D)に示すように、メモリト
ランジスタ部の層間絶縁膜4上および周辺トランジスタ
部のゲート酸化膜5上に、メモリトランジスタのコント
ロールゲートCGおよび周辺トランジスタのゲート電極
となる第2ポリシリコン層6を、ポリシリコンを用い
て、たとえばCVD法により形成する。この第2ポリシ
リコン層6の膜厚は特に限定されないが、たとえば20
0nm以下程度に設定される。そして、第2ポリシリコ
ン層6、層間絶縁膜4および第1ポリシリコン層3を順
次エッチング加工し、メモリトランジスタ部のコントロ
ールゲートCG,層間絶縁膜4およびフローティングF
Gを得る。また、同時に、周辺トランジスタ部のゲート
GTも形成される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の製造方法では、製造工程の簡略化のために、ONO
膜の最上層の酸化膜形成時に周辺トランジスタ部のゲー
ト酸化膜も形成するという工程をとっており、周辺トラ
ンジスタ部のゲート酸化膜形成のための酸化の前処理と
して、図3(B)に示すように、ライトエッチ処理を行
うが、このライトエッチ処理によって、ONO膜のSi
N42が取れてしまったり、膜厚が減少するという問題
があった。また、ONO膜はカップリング比を高めるた
めに薄くすることが望ましいが、ライトエッチのために
薄くすることができない。このため、半導体記憶装置の
書き込み・消去電圧の低電圧化の妨げとなっている。
【0011】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、層間絶縁膜のライトエッチ耐性
の向上を図れ、層間絶縁膜の薄膜化を実現でき、ひいて
はカップリング比を高めることができ、書き込み・消去
電圧の低電圧化を図れる半導体記憶装置の製造方法を提
供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の基板上にゲート酸化膜、フローティングゲ
ート、少なくとも第1の酸化膜、窒化膜、第2の酸化膜
の3層構造を有する層間絶縁膜およびコントロールゲー
トが表記した順に形成されるメモリトランジスタ部と、
基板上にゲート酸化膜およびゲートが表記した順に形成
される周辺トランジスタ部とを有し、少なくともフロー
ティングゲート形成後は、メモリトランジスタ部および
周辺トランジスタ部に対して同一処理が行われる半導体
記憶装置の製造方法では、上記層間絶縁膜の窒化膜形成
後に、所定温度に設定された気体の雰囲気中における所
定時間の熱処理を行い、次いで周辺トランジスタ部の基
板上に前処理にて積層された絶縁膜を除去するためのエ
ッチング処理を行った後、上記層間絶縁膜の第2の酸化
膜と上記周辺トランジスタ部のゲート酸化膜を同一工程
にて形成する。なお、上記熱処理工程における設定温度
は、1000°C以上であることが望ましい。
【0013】
【作用】本発明の半導体記憶装置の製造方法によれば、
窒化膜形成後に所定の熱処理を行うと、熱処理を行って
いないものに比べて、窒化膜の膜厚減少の程度が小さく
なる。すなわち、熱処理を行うことによって、窒化膜の
(ライト)エッチ耐性が向上する。
【0014】
【実施例】図1は、本発明に係る半導体記憶装置の製造
方法を示すフローチャートである。図1に示す製造工程
は、図2および図3にて説明した製造工程と略同じであ
るが、次の工程を行う点で異なる。すなわち、図2
(D)に示すONO膜の中間層であるSiN42をCV
Dにより形成した後、直ぐに、図3(A)の周辺トラン
ジスタ部のONO膜のエッチングを行うのではなく、S
iNのCVD処理を行った後に、いわゆるRTP(Rapid
Thermal Process) という、1000°C程度の高温に
より熱処理を所定時間、たとえば60秒間行った後に、
周辺トランジスタ部のONO膜のエッチングを行い、さ
らにライトエッチを行う。
【0015】このRTP処理の他は従来の製造工程と同
様なため、ここでは、RTP処理についてのみ説明す
る。RTP処理としては、たとえば1000°C以上の
2 雰囲気中におけるアニール処理(RTA)、100
0°C以上のドライO2 雰囲気中における熱処理(RT
O)、あるいは1000°C以上のNH3 およびN2
雰囲気中における熱処理(RTN)がある。
【0016】図4に、SiNを8nmの膜厚に形成して
1000°Cおよび1100°Cにおいて60秒間、R
TA,RTO,RTNの3つのRTP処理を行ったも
の、並びにRTPを行わないものについて、ライトエッ
チ処理を行い膜厚の変化を調べた結果を示す。図4にお
いて、横軸はライトエッチ処理によりエッチングされる
酸化膜厚を、縦軸はSiNの膜厚をそれぞれ表してい
る。
【0017】図4からわかるように、RTP処理を行っ
たものは、RTP処理を行っていないものに比べて、S
iNの膜厚減少の程度が小さく、ライトエッチ耐性が向
上している。
【0018】その結果、層間絶縁膜となるONO膜の中
間層であるSiNの膜厚を薄くすることが可能となり、
カップリング比を高めることができる。したがって、半
導体記憶装置の書き込み/消去電圧の低電圧化を図るこ
とが可能となる。
【0019】以上説明したように、本実施例によれば、
フローティングゲートFGとしての第1ポリシリコン層
とコントロールゲートCGとしての第2ポリシリコン層
との間に形成される層間絶縁膜としてのONO膜形成工
程において、ライトエッチ工程の前に、SiNのCVD
後にRTP(RTA,RTO,RTN)を行うので、S
iNのライトエッチ耐性を向上させることができる。そ
の結果、SiNの膜厚を薄くすることができれば、カッ
プリング比を高めることができるので、半導体記憶素子
の書き込み・消去電圧の低電圧化を図ることができる。
また、ライトエッチ耐性が向上しているということは、
SiNの接合がRTP(RTA,RTO,RTN)を行
わない場合よりも堅固に形成されていると考えられるの
で、リーク電流特性、電荷保持特性、ディスターブ特性
を向上できる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体記
憶装置の製造方法によれば、窒化膜の(ライト)エッチ
耐性を向上させることができる。その結果、窒化膜の膜
厚を薄くすることができ、カップリング比を高めること
ができるので、半導体記憶素子の書き込み・消去電圧の
低電圧化を図ることができる。また、ライトエッチ耐性
が向上しているということは、窒化膜の接合がRTP
(RTA,RTO,RTN)を行わない場合よりも堅固
に形成されていると考えられるので、リーク電流特性、
電荷保持特性、ディスターブ特性を向上できる利点があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体記憶装置の製造方法を示す
フローチャートである。
【図2】フローティングゲートを有する半導体記憶装置
の製造方法を説明するための図である。
【図3】フローティングゲートを有する半導体記憶装置
の製造方法を説明するための図である。
【図4】SiNを8nmの膜厚に形成して1000°C
および1100°Cにおいて60秒間、RTA,RT
O,RTNの3つのRTP処理を行ったもの、並びにR
TPを行わないものについて、ライトエッチ処理を行い
膜厚の変化を調べた結果を示す図である。
【符号の説明】
1…シリコン基板 2…ゲート酸化膜 3…第1ポリシリコン層 4…層間絶縁膜 41,43…酸化膜 42…窒化シリコン膜(SiN膜) 5…周辺トランジスタ部のゲート酸化膜 6…第2ポリシリコン層 FG…フローティングゲート CG…コントロールゲート GT…周辺トランジスタ部のゲート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/318 M 21/324 D

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上にゲート酸化膜、フローティング
    ゲート、少なくとも第1の酸化膜、窒化膜、第2の酸化
    膜の3層構造を有する層間絶縁膜およびコントロールゲ
    ートが表記した順に形成されるメモリトランジスタ部
    と、基板上にゲート酸化膜およびゲートが表記した順に
    形成される周辺トランジスタ部とを有し、少なくともフ
    ローティングゲート形成後は、メモリトランジスタ部お
    よび周辺トランジスタ部に対して同一処理が行われる半
    導体記憶装置の製造方法であって、 上記層間絶縁膜の窒化膜形成後に、所定温度に設定され
    た気体の雰囲気中における熱処理を行い、 周辺トランジスタ部の基板上に前処理にて積層された絶
    縁膜を除去するためのエッチング処理を行った後、 上記層間絶縁膜の第2の酸化膜と上記周辺トランジスタ
    部のゲート酸化膜を同一工程にて形成する半導体記憶装
    置の製造方法。
  2. 【請求項2】 上記熱処理工程における設定温度は、1
    000°C以上である請求項1記載の半導体記憶装置の
    製造方法。
JP20238094A 1994-08-26 1994-08-26 半導体記憶装置の製造方法 Pending JPH0864705A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0908942A3 (en) * 1997-09-30 2002-03-13 Siemens Aktiengesellschaft Improved nitride etch stop layer

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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