JPH09120955A - 半導体装置のセルファラインソースの製造方法 - Google Patents

半導体装置のセルファラインソースの製造方法

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JPH09120955A
JPH09120955A JP27802595A JP27802595A JPH09120955A JP H09120955 A JPH09120955 A JP H09120955A JP 27802595 A JP27802595 A JP 27802595A JP 27802595 A JP27802595 A JP 27802595A JP H09120955 A JPH09120955 A JP H09120955A
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JP
Japan
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self
source
resist
etching
semiconductor device
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JP27802595A
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English (en)
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Toshiyuki Orita
敏幸 折田
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ゲート電極とレジストの2次電子の発生率の
違いを抑えて、ウエハ表面の微小領域において、電界の
バラツキをなくし、ゲート酸化膜中に界面準位の発生を
防止することができる半導体装置のセルファラインソー
スの製造方法を提供する。 【構成】 シリコン基板21のアクティブ領域にゲート
酸化膜22を形成し、その上に第1の多結晶シリコン膜
23、層間酸化膜24、第2の多結晶シリコン膜25、
アモルファスシリコン膜26を順次形成した後、レジス
トパターン27を形成し、ゲートホトリソを行う。次
に、レジストパターン27をマスクにして、アモルファ
スシリコン膜26のエッチングを行う。次に、ゲートエ
ッチングを行い、ゲート電極28を形成する。次に、レ
ジストパターン27を除去する。次に、セルファライン
ソースホトリソを行い、レジストパターン29を形成す
る。次に、セルファラインソースエッチングを行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置のセル
ファラインソースの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
SESSION XIII:NONVOLATILE
MEMORY “A 150ns 288K CMOS
EPROM with Redundancy” M
asanobu Yoshida etc. 1983
IEEE International Solid
−State Circuits Conferenc
e p.174〜175.に開示されるものがあった。
【0003】以下、一般的なフラッシュメモリのセルフ
ァラインソースプロセスのフローについて述べる。図2
はかかる従来の半導体装置のセルファラインソースプロ
セスの部分断面図、図3はそのセルファラインソースプ
ロセスの部分平面図である。 (1)まず、半導体基板1にアクティブ領域1Aを生成
させる。(2)ゲート酸化により、ゲート酸化膜2を形
成する。(3)第1の多結晶シリコン膜3を生成させ
る。(4)層間酸化膜4を生成させる。(5)第2の多
結晶シリコン膜5を生成させる。(6)ゲートのホトリ
ソを行う。(7)ゲートのエッチングを行い、ゲート電
極7を形成する。
【0004】すなわち、図2(a)に示すように、レジ
スト6をマスクとして、第2の多結晶シリコン膜5、層
間酸化膜4、第1の多結晶シリコン膜3のエッチングを
行う。(8)図2(b)及び図3(a)に示すように、
レジスト6を除去する。(9)図2(c)及び図3
(b)に示すように、レジスト8を形成し、セルファラ
インソースホトリソを行う。(10)セルファラインソ
ースエッチングを行う。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来技術によれば、その半導体装置のセルファライン
ソースエッチング工程で、ゲート酸化膜に界面準位が発
生するといった問題があった。実験として、図4に示す
ような4つのサンプルA〜Dを得る。
【0006】すなわち、サンプルAは図4(a)に示す
ように、シリコン基板11上にゲート酸化膜12が形成
され、そのゲート酸化膜12上に多結晶シリコン電極
(ゲート電極)13が形成されている場合、サンプルB
は図4(b)に示すように、サンプルAの多結晶シリコ
ン電極13と同じ面積のレジスト14が形成されている
場合、サンプルCは図4(c)に示すように、サンプル
Aの多結晶シリコン電極13の面積よりは小さい面積を
有するレジスト15が形成されている場合、サンプルD
は図4(d)に示すように、サンプルAの多結晶シリコ
ン電極13の両側に多結晶シリコン電極13とゲート酸
化膜12上に跨がるレジスト16を形成したサンプルで
ある。
【0007】上記したサンプルA〜Dのセルファライン
ソースエッチングを行った結果、サンプルCとサンプル
Dに界面準位の発生が確認された。すなわち、界面準位
の発生は、図4(a)のサンプルAの結果より、ゲート
電極13がプラズマに露出するために発生するものでは
なく、ゲート電極13とレジストが同時にプラズマに露
出する場合に発生する。すなわち、プラズマエッチング
時に、イオンがゲート電極を照射した時に、ゲート電極
表面から2次電子が放出されるが、レジスト表面では2
次電子は発生し難い。
【0008】以上のように、ゲート電極とレジストの2
次電子の発生の違いにより、ウエハ表面の微小領域にお
いて、電界のバラツキが生じ、ゲート酸化膜中に界面準
位が発生したものと思われる。本発明は上記問題点を除
去し、ゲート電極とレジストの2次電子の発生の違いを
抑えて、ウエハ表面の微小領域において、電界のバラツ
キをなくし、ゲート酸化膜中に界面準位の発生を防止す
ることができる半導体装置のセルファラインソースの製
造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【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、 (1)半導体装置のセルファラインソースの製造方法に
おいて、ゲート電極を形成し、このゲート電極表面に2
次電子の発生率の低い物質を生成させ、レジストパター
ンを形成し、セルファラインソースを形成する。
【0010】このように、ゲート電極の表面に2次電子
の発生率の低い物質を生成するようにしたので、セルフ
ァラインソースエッチング時にゲート酸化膜中に界面準
位が発生するのを防止することができる。 (2)上記(1)記載の半導体装置のセルファラインソ
ースの製造方法において、前記2次電子の発生率の低い
物質は、絶縁物、半導体物質又は導電性を有しないレジ
ストである。
【0011】このように、セルファラインソースエッチ
ング時に、ゲート電極上に2次電子の発生率の低い、こ
こではアモルファスシリコン膜を形成する。したがっ
て、ゲート電極上に、2次電子の発生率の低い絶縁物や
半導体を生成することにより、セルファラインソースエ
ッチング時にゲート酸化膜中に界面準位が発生するのを
防止することができる。
【0012】また、ゲート電極の表面をレジストでカバ
ーすることにより、セルファラインソースエッチング時
にゲート酸化膜に界面準位が発生しないようにすること
ができる。 (3)半導体装置のセルファラインソースの製造方法に
おいて、ゲート電極を形成し、このゲート電極表面に2
次電子の発生率の高い物質を生成させ、レジストパター
ンを形成し、セルファラインソースを形成する。
【0013】このように、セルファラインソースエッチ
ング時にレジスト表面に2次電子の発生率の高い物質を
生成させることにより、セルファラインソースエッチン
グ時にゲート酸化膜に界面準位が発生しないようにする
ことができる。 (4)上記(3)記載の半導体装置のセルファラインソ
ースの製造方法において、前記2次電子の発生率の高い
物質は導電性の物質又は導電性のレジストである。
【0014】このように、セルファラインソースエッチ
ング時にレジスト表面に2次電子の発生率の高い導電性
の膜、例えば、TiN膜を生成することにより、セルフ
ァラインソースエッチング時にゲート酸化膜に界面準位
が発生しないようにすることができる。 (5)半導体装置のセルファラインソースの製造方法に
おいて、ゲート電極を形成し、このゲート電極上に堆積
膜を生成し、酸化膜をエッチングする条件で処理するよ
うにしたものである。
【0015】したがって、簡単な工程でもって、セルフ
ァラインソースエッチング時にゲート酸化膜に界面準位
が発生しないようにすることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を参照しながら詳細に説明する。図1は本発明の第1
実施例を示す半導体装置のセルファラインソース形成工
程断面図である。 (1)まず、図1(a)に示すように、シリコン基板2
1のアクティブ領域にゲート酸化膜22を形成し、その
上に第1の多結晶シリコン膜23、層間酸化膜24、第
2の多結晶シリコン膜25、アモルファスシリコン膜2
6を順次形成した後、レジストパターン27を形成し、
ゲートホトリソを行う。
【0017】(2)次に、図1(b)に示すように、レ
ジストパターン27をマスクにして、アモルファスシリ
コン膜26のエッチングを行う。 (3)次いで、図1(c)に示すように、ゲートホトリ
ソ・エッチングを行い、ゲート電極28を形成する。 (4)次に、図1(d)に示すように、レジストパター
ン27を除去する。
【0018】(5)次いで、図1(e)に示すように、
セルファラインソースホトリソを行い、レジストパター
ン29を形成する。その後、セルファラインソースエッ
チングを行う。 以上のように、第1実施例によれば、セルファラインソ
ースエッチング時に、ゲート電極28上に2次電子の発
生率の低いアモルファスシリコン膜26を形成する。こ
のように、ゲート電極28上に、2次電子の発生率の低
い絶縁物や半導体を生成することにより、セルファライ
ンソースエッチング時にゲート酸化膜中に界面準位が発
生するのを防止することができる。
【0019】次に、本発明の第2実施例について説明す
る。図5は本発明の第2実施例を示す半導体装置のセル
ファラインソース形成工程断面図(その1)、図6はそ
の半導体装置のセルファラインソース形成工程断面図
(その2)である。 (1)まず、図5(a)に示すように、シリコン基板3
1のアクティブ領域にゲート酸化膜32を形成し、その
上に第1の多結晶シリコン膜33、層間酸化膜34、第
2の多結晶シリコン膜35を順次形成した後、レジスト
パターン36を形成し、このレジストパターン36をマ
スクにして、ゲートホトリソ・エッチングを行い、ゲー
ト電極37を形成する。
【0020】(2)次に、図5(b)に示すように、ゲ
ート電極37上のレジストパターン36を除去する。 (3)次いで、図5(c)に示すように、3層レジスト
コーティングを行う。すなわち、下層レジスト(第1
層)38、この下層レジスト38上に中間膜(第2層)
39としてのTiN膜、その上に上層レジスト(第3
層)40を塗布する。
【0021】(4)次に、図5(d)に示すように、セ
ルファラインソースホトリソを行い、上層レジストの現
像を行い、レジストパターン40Aを形成する。 (5)次に、図6(a)に示すように、そのレジストパ
ターン40Aをマスクとして、セルファラインソースホ
トリソを行い、中間膜パターン39Aを形成する。
【0022】(6)次に、図6(b)に示すように、レ
ジストパターン40Aを除去する。 (7)次に、図6(c)に示すように、中間膜パターン
39Aをマスクとしてセルファラインソースホトリソを
行い、O2 RIEにより下層レジストパターン38Aを
形成する。その後、セルファラインソースエッチングを
行う。 この実施例では、レジスト表面に2次電子の発生率の高
い導電性の物質を生成するようにしている。具体的に
は、セルファラインソースホトリソ工程で3層レジスト
を用い、中間膜(第2層)39に導電性の物質を用い
て、上層レジスト(第3層)40を除去した後に、セル
ファラインソースエッチングを行う。ここでは、中間膜
にTiNを用いた場合について述べる。
【0023】このように、第2実施例によれば、セルフ
ァラインソースエッチング時にレジスト表面に2次電子
の発生率の高い導電性の膜を生成することにより、セル
ファラインソースエッチング時にゲート酸化膜に界面準
位が発生しないようにすることができる。次に、本発明
の第3実施例について説明する。
【0024】図7は本発明の第3実施例を示す半導体装
置のセルファラインソース形成工程断面図である。 (1)まず、図7(a)に示すように、シリコン基板5
1のアクティブ領域にゲート酸化膜52を形成し、その
上に第1の多結晶シリコン膜53、層間酸化膜54、第
2の多結晶シリコン膜55を順次形成した後、レジスト
パターン56を形成し、このレジストパターン56をマ
スクにして、ゲートホトリソ・エッチングを行い、ゲー
ト電極57を形成する。
【0025】(2)次いで、レジストを塗布し、図7
(b)に示すように、レジストパターン58を形成し、
セルファラインソースホトリソを行う。その後、セルフ
ァラインソースエッチングを行う。 この実施例では、ゲート電極の表面をレジストでカバー
することにより、セルファラインソースエッチング時に
ゲート酸化膜に界面準位が発生しないようにすることが
できる。
【0026】具体的には、ゲートホトリソ・エッチング
時にレジスト除去を行わないでおき、セルファラインソ
ースホトリソを行う。次に、本発明の第4実施例につい
て説明する。図8は本発明の第4実施例を示す半導体装
置のセルファラインソース形成工程断面図である。
【0027】(1)まず、図8(a)に示すように、シ
リコン基板61のアクティブ領域にゲート酸化膜62を
形成し、その上に第1の多結晶シリコン膜63、層間酸
化膜64、第2の多結晶シリコン膜65を順次形成した
後、レジストパターン66を形成する。その後、レジス
トパターン66をマスクにして、ゲートホトリソ・エッ
チングを行い、ゲート電極67を形成する。
【0028】(2)次に、図8(b)に示すように、レ
ジストパターン66を除去する。 (3)次に、図8(c)に示すように、導電性レジスト
(例えば、昭和電工のエスペイサー100,300、日
東化学工業のagua Save)68及び上層レジス
ト69をコートする。 (4)次いで、図8(d)に示すように、上層レジスト
69のパターニングを行い、上層レジストパターン70
を形成する。
【0029】(5)次に、図8(e)に示すように、O
2 RIE(O2 反応性イオンエッチング)処理により、
導電性レジスト68のパターニングを行い、導電性レジ
ストパターン71を形成する。その時に、上層レジスト
パターン70を除去する。 この実施例では、セルファラインソースホトリソで用い
るレジストを導電性のレジストパターン71を用いるこ
とにより、セルファラインソースエッチング時にゲート
酸化膜62に界面準位が発生しないようにすることがで
きる。
【0030】次に、本発明の第5実施例について説明す
る。この実施例では、セルファライソースエッチングで
ゲート電極上に堆積膜が生成し、酸化膜(フィールド酸
化膜及びゲート酸化膜)はエッチングが進行するエッチ
ング条件を用いる。具体的なエッチング条件とプラズマ
ソースを以下に示す。
【0031】エッチングガス C3 8 /Ar=20/
50(sccm) 圧力 5mTorr ソースパワー 2kW バイアスパワー 500W プラズマソースはICP(Inductive Cou
ple Plasma)である。
【0032】以上のように、第5実施例によれば、セル
ファラインソースエッチングで、ゲート電極上に堆積
膜、例えば、Cx Fy 膜が生成され、酸化膜(フィール
ド酸化膜及びゲート酸化膜)はエッチングが進行するエ
ッチング条件を用いることにより、セルファラインエッ
チング時にゲート酸化膜に界面準位が発生する問題を除
去することができる。
【0033】なお、上記実施例では、セルファラインソ
ースエッチングについて述べたが、ゲート電極とレジス
トが同時に存在するエッチング工程、インプラ工程、ス
パッタ工程等にも適用可能である。また、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
いて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲か
ら排除するものではない。
【0034】
【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)請求項1記載の発明によれば、ゲート電極の表面
に2次電子の発生率の低い物質を生成するようにしたの
で、セルファラインソースエッチング時にゲート酸化膜
中に界面準位が発生するのを防止することができる。
【0035】(2)請求項2記載の発明によれば、セル
ファラインソースエッチング時に、ゲート電極上に、2
次電子の発生率の低い絶縁物や半導体を生成することに
より、セルファラインソースエッチング時にゲート酸化
膜中に界面準位が発生するのを防止することができる。
例えば、ゲート電極上に、アモルファスシリコン膜を形
成する。
【0036】また、ゲート電極の表面をレジストでカバ
ーすることにより、セルファラインソースエッチング時
にゲート酸化膜に界面準位が発生しないようにすること
ができる。 (3)請求項3記載の発明によれば、セルファラインソ
ースエッチング時にレジスト表面に2次電子の発生率の
高い物質を生成させることにより、セルファラインソー
スエッチング時にゲート酸化膜に界面準位が発生しない
ようにすることができる。
【0037】(4)請求項4記載の発明によれば、セル
ファラインソースエッチング時にレジスト表面に2次電
子の発生率の高い導電性の膜、例えば、TiN膜を生成
することにより、セルファラインソースエッチング時に
ゲート酸化膜に界面準位が発生しないようにすることが
できる。 (5)請求項5記載の発明によれば、簡単な工程でもっ
て、セルファラインソースエッチング時にゲート酸化膜
に界面準位が発生しないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す半導体装置のセルフ
ァラインソース形成工程断面図である。
【図2】従来の半導体装置のセルファラインソースプロ
セスの部分断面図である。
【図3】従来の半導体装置のセルファラインソースプロ
セスの部分平面図である。
【図4】従来の半導体装置のセルファラインソースプロ
セスのサンプルを示す図である。
【図5】本発明の第2実施例を示す半導体装置のセルフ
ァラインソース形成工程断面図(その1)である。
【図6】本発明の第2実施例を示す半導体装置のセルフ
ァラインソース形成工程断面図(その2)である。
【図7】本発明の第3実施例を示す半導体装置のセルフ
ァラインソース形成工程断面図である。
【図8】本発明の第4実施例を示す半導体装置のセルフ
ァラインソース形成工程断面図である。
【符号の説明】
21,31,51,61 シリコン基板 22,32,52,62 ゲート酸化膜 23,33,53,63 第1の多結晶シリコン膜 24,34,54,64 層間酸化膜 25,35,55,65 第2の多結晶シリコン膜 26 アモルファスシリコン膜 27,29,36,40A,56,58,66 レジ
ストパターン 28,37,57,67 ゲート電極 38 下層レジスト(第1層) 38A 下層レジストパターン 39 中間膜(第2層) 39A 中間膜パターン 40 上層レジスト(第3層) 68 導電性レジスト 69 上層レジスト 70 上層レジストパターン 71 導電性レジストパターン

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体装置のセルファラインソースの製
    造方法において、(a)ゲート電極を形成し、(b)該
    ゲート電極表面に2次電子の発生率の低い物質を生成さ
    せ、(c)レジストパターンを形成し、セルファライン
    ソースを形成することを特徴とする半導体装置のセルフ
    ァラインソースの製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置のセルファラ
    インソースの製造方法において、前記2次電子の発生率
    の低い物質は絶縁物、半導体物質又は導電性を有しない
    レジストであることを特徴とする半導体装置のセルファ
    ラインソースの製造方法。
  3. 【請求項3】 半導体装置のセルファラインソースの製
    造方法において、(a)ゲート電極を形成し、(b)該
    ゲート電極表面に2次電子の発生率の高い物質を生成さ
    せ、(c)レジストパターンを形成し、セルファライン
    ソースを形成することを特徴とする半導体装置のセルフ
    ァラインソースの製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の半導体装置のセルファラ
    インソースの製造方法において、前記2次電子の発生率
    の高い物質は導電性の物質又は導電性のレジストである
    ことを特徴とする半導体装置のセルファラインソースの
    製造方法。
  5. 【請求項5】 半導体装置のセルファラインソースの製
    造方法において、(a)ゲート電極を形成し、(b)該
    ゲート電極上に堆積膜を生成し、酸化膜をエッチングす
    る条件で処理することを特徴とする半導体装置のセルフ
    ァラインソースの製造方法。
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