JPH09331046A - Method of manufacturing semiconductor memory - Google Patents
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Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、浮遊ゲート電極
を有し、電気的に書き換え及び消去可能な半導体記憶装
置の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor memory device having a floating gate electrode and capable of being electrically rewritten and erased.
【0002】[0002]
【従来の技術】電気的に書き換え及び消去可能な不揮発
性半導体記憶装置(以下、EEPROMという。)の中
でフラッシュEEPROM(以下、フラッシュメモリと
いう。)が、近年注目されている。2. Description of the Related Art Among electrically rewritable and erasable nonvolatile semiconductor memory devices (hereinafter, referred to as EEPROM), a flash EEPROM (hereinafter, referred to as flash memory) has attracted attention in recent years.
【0003】従来のEEPROMは一般に単ビット消去
を基本にしているのに対し、フラッシュメモリはブロッ
ク単位での消去を前提としている。このため、フラッシ
ュメモリは、従来のEEPROMに比べると比較的使い
にくい装置であるが、1ビットの単素子化やブロック消
去等の採用により、DRAM(ダイナミック・ランダム
・アクセス・メモリ)に匹敵或いはそれ以上の集積度が
期待できる次世代のメモリ(ROM)として注目されて
おり、その市場の大きさは計り知れない。[0005] Conventional EEPROMs are generally based on single-bit erasure, whereas flash memories are premised on erasing in blocks. For this reason, a flash memory is a device that is relatively difficult to use as compared with a conventional EEPROM. However, by adopting a 1-bit single element or block erasing, a flash memory is comparable to a dynamic random access memory (DRAM). It is attracting attention as a next-generation memory (ROM) that can be expected to have the above-mentioned degree of integration, and its market size is immeasurable.
【0004】フラッシュメモリに関して、これまでに種
々の構造、方式が提案されている。この中の1つとし
て、米国特許第5,280,446号に提案されている
構造、方式がある。図6にこの方式のフラッシュメモリ
を示す。Various structures and methods have been proposed for flash memories. One of them is a structure and a system proposed in US Pat. No. 5,280,446. FIG. 6 shows a flash memory of this system.
【0005】この方式におけるメモリセル構造は図6に
示すように、基板100またはウェルに形成されたソー
ス101、ドレイン102間のチャネル領域Lが2つの
領域L1,L2で構成されており、ソースサイドのチャ
ネル領域L2上には、ゲート絶縁膜102を介して選択
ゲート電極107が形成され、ドレインサイドのチャネ
ル領域L1上にはトンネル酸化膜103を介して浮遊ゲ
ート電極104が形成されている。As shown in FIG. 6, the memory cell structure in this system has a channel region L between a source 101 and a drain 102 formed in a substrate 100 or a well, which is composed of two regions L1 and L2. A select gate electrode 107 is formed on the channel region L2 of the above through the gate insulating film 102, and a floating gate electrode 104 is formed on the drain side channel region L1 through the tunnel oxide film 103.
【0006】そして、浮遊ゲート電極104上には、浮
遊ゲート電極104上をインターポリ絶縁膜105を介
してチャネル幅方向に這うライン状のポリシリコン層か
らなる制御ゲート106とその上に絶縁層を介して選択
ゲート電極107が形成されている。この浮遊ゲート電
極104と制御ゲート電極106とが積層する第1の積
層部(以下、この領域をスタックゲートという。)及び
基板上のスタックゲートと隣接する第2の領域(以下、
この領域をスプリットゲート領域という。)を、それぞ
れの絶縁膜を介して選択ゲート電極107が配置されて
いる。また、ソース101及びドレイン102は、制御
ゲート電極106に対して平行に配される基板拡散層で
構成され、ソース101は制御ゲート電極106に対し
てオフセットして配される。そして、前述したようにソ
ース101、ドレイン102間のチャネル領域Lがスプ
リットゲート領域とスタックゲート領域の2つの領域L
1,L2で構成されることになる。On the floating gate electrode 104, a control gate 106 made of a line-shaped polysilicon layer that crawls on the floating gate electrode 104 in the channel width direction via an inter-poly insulating film 105, and an insulating layer thereon. The select gate electrode 107 is formed via the. A first laminated portion (hereinafter, this region is referred to as a stack gate) in which the floating gate electrode 104 and the control gate electrode 106 are laminated, and a second region (hereinafter, referred to as a stack gate) on the substrate adjacent to the stack gate.
This area is called a split gate area. ), And the select gate electrode 107 is arranged via each insulating film. Further, the source 101 and the drain 102 are composed of a substrate diffusion layer arranged parallel to the control gate electrode 106, and the source 101 is arranged offset from the control gate electrode 106. Then, as described above, the channel region L between the source 101 and the drain 102 is the two regions L of the split gate region and the stack gate region.
1 and L2.
【0007】このような構造をとることにより、スタッ
クゲート(浮遊ゲート電極104のある領域)とスプリ
ットゲート領域に挟まれる基板チャネル部分から浮遊ゲ
ート電極104へのチャネルホットエレクトロン注入、
いわゆるSSI(SorceSide Injecti
on)が可能になっており、高い電子注入効率を実現し
ている。By adopting such a structure, channel hot electron injection from the substrate channel portion sandwiched between the stack gate (the region having the floating gate electrode 104) and the split gate region to the floating gate electrode 104,
So-called SSI (SourceSide Injecti)
ON) is possible, and high electron injection efficiency is realized.
【0008】また、制御ゲート電極106と選択ゲート
電極107から素子をマトリクス選択することができる
ため、拡散層(ソース或いはドレイン)を介して隣り合
うメモリ素子同士で、ソース及びドレインの共有が可能
であり面積の低減(集積度向上)も実現している。Since elements can be matrix-selected from the control gate electrode 106 and the selection gate electrode 107, the source and drain can be shared by the memory elements adjacent to each other via the diffusion layer (source or drain). The reduction of the area (improvement of the degree of integration) is also realized.
【0009】ところで、上記した基板拡散層は、図7に
示すように、隣り合うメモリセルのソース101となる
部分が開口するようにフォトリソグラフィ技術により、
レジスト膜120をパターニングし、その後、不純物
(例えば、As(砒素)又はP(燐))イオンを注入す
ることにより形成される。このとき、ドレイン102に
ついては、セルフアラインによる注入となり、ソース1
01はレジストマスク120により位置規制された注入
となる。By the way, as shown in FIG. 7, the above-mentioned substrate diffusion layer is formed by a photolithography technique so that a portion which becomes a source 101 of an adjacent memory cell is opened.
It is formed by patterning the resist film 120 and then implanting impurity (for example, As (arsenic) or P (phosphorus)) ions. At this time, the drain 102 is injected by self-alignment, and the source 1
01 is the implantation whose position is regulated by the resist mask 120.
【0010】しかしながら、上記の方法では、図7に示
したように、ソース101の形成は、フォトリソグラフ
ィ技術によるレジストマスク120のパターニングで行
われるため、このフラッシュメモリにおける選択ゲート
電極107のチャネル長の均一性は上記フォトリソグラ
フィ技術におけるアライメント精度に依存することにな
る。However, in the above method, as shown in FIG. 7, the source 101 is formed by patterning the resist mask 120 by a photolithography technique, so that the channel length of the select gate electrode 107 in this flash memory is reduced. The uniformity depends on the alignment accuracy in the photolithography technique.
【0011】上記チャネル長のばらつきはメモリアレイ
全体のリーク電流を増大させる原因となったり、選択ト
ランジスタのしきい値のばらつきによるメモリ特性の劣
化を引き起こすおそれがある。このため、フォトリソグ
ラフィ工程においてある程度のアライメント余裕を持た
せることが必要であり、フラッシュメモリの微細化が図
れないという欠点を有していた。The variation in the channel length may cause an increase in the leak current of the entire memory array, or may cause the deterioration of the memory characteristic due to the variation in the threshold value of the select transistor. For this reason, it is necessary to allow some alignment margin in the photolithography process, which has a drawback that the flash memory cannot be miniaturized.
【0012】このため、上記したメモリセルにおいて、
更なる面積の低減を図るため、スプリットゲート長の自
己整合化が要求されている。このため、図8に示すよう
に、スタックゲート形成後の基板上にシリコン酸化膜形
成してサイドウォールを形成し、スプリットゲート長の
自己整合化を図る方法がある。Therefore, in the above memory cell,
In order to further reduce the area, the split gate length is required to be self-aligned. Therefore, as shown in FIG. 8, there is a method in which a silicon oxide film is formed on the substrate after the stack gate is formed to form a side wall to self-align the split gate length.
【0013】この方法は、図8(a)ないし(d)に示
すように、浮遊ゲート電極104と制御ゲート電極10
6との積層体を形成した後、基板100上にシリコン酸
化膜を形成し、エッチバックしてスタックゲートの側壁
部にサイドウォール121を形成する。そして、ソース
側のサイドウォール121をレジストパターン122で
覆いエッチングすることにより、ソース側のサイドウォ
ール121のみ残し、スタックゲート及びサイドウォー
ル121をマスクとして自己整合的にソース及びドレイ
ンとなるべき領域に不純物を注入してソース101及び
ドレイン102を形成するものである。In this method, as shown in FIGS. 8A to 8D, the floating gate electrode 104 and the control gate electrode 10 are formed.
After forming a laminated body with 6, the silicon oxide film is formed on the substrate 100 and etched back to form the sidewall 121 on the sidewall portion of the stack gate. Then, the source-side sidewall 121 is covered with a resist pattern 122 and etched to leave only the source-side sidewall 121, and the stack gate and the sidewall 121 are used as masks to self-align the impurities in the regions to be the source and drain. Is implanted to form the source 101 and the drain 102.
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たどちらの方法でも、注入用のフォトマスクが1枚必要
になり、工程が増加するという問題がある。特に、レジ
ストを用いて不純物を注入する場合には、正確なアライ
メントが必要になる。また、どちらも段差部分を跨ぐよ
うにレジストパターンを形成する必要がある。これはレ
ジスト形状を不安定にする要因となる。However, both of the above methods have a problem in that one photomask for implantation is required and the number of steps is increased. In particular, when impurities are implanted using a resist, accurate alignment is required. Further, in both cases, it is necessary to form a resist pattern so as to straddle the step portion. This causes the resist shape to be unstable.
【0015】これらの理由から、ゲートとソース、ドレ
インの形成を写真製版工程もしくはマスク枚数を増やさ
ずにセルフアラインで行える方法が重要になる。For these reasons, it is important to use a method of forming gates, sources and drains by a photolithography process or by self-alignment without increasing the number of masks.
【0016】この発明は、上述した従来の問題点を解決
するためになされたものにして、マスク工程及び写真製
版工程を増加させずに、ゲートとソース、ドレインの形
成を行うことができる半導体記憶装置の製造方法を提供
することをその目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and a semiconductor memory capable of forming a gate, a source, and a drain without increasing a mask process and a photolithography process. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a device.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】この発明の半導体記憶装
置の製造方法は、 ドレインを2つ以上のメモリセルで
共有し、ソース、ドレインに対峙する浮遊ゲート及び制
御ゲートがチャネル方向に対し、非対称に形成されてな
る半導体記憶装置の製造方法において、前記浮遊ゲート
となる材料とインターポリ絶縁膜と制御ゲートとなる材
料を形成し、各材料とインターポリ絶縁膜とをドレイン
ラインに平行でメモリセル部がスタックゲート形状にな
るようにエッチングした後に第1の膜を堆積形成する第
1の工程と、前記第1の膜上に第2の膜を堆積形成する
第2の工程と、前記第2の膜を異方性エッチングを用い
てエッチングを行い、ドレインとなるべき領域上部及び
ソースとなるべき領域の上部に存在する第2の膜は除去
し、ソースとなるべき領域に近接する前記浮遊ゲートも
しくは制御ゲートの側面の近傍にのみ第2の膜を残す第
3の工程と、前記浮遊ゲートもしくは制御ゲート及び第
2の膜に対して選択性を有するエッチングガスを用いて
第1の膜の異方性エッチングを行いソースとなる領域に
近接する前記浮遊ゲートもしくは制御ゲート側面の近傍
にのみに第2の膜及び第1の膜を残す第4の工程と、上
記工程の後ソース、ドレインとなるべき領域に不純物を
注入する第5の工程と、を含むことを特徴とする。According to a method of manufacturing a semiconductor memory device of the present invention, a drain is shared by two or more memory cells, and a floating gate and a control gate facing a source and a drain are asymmetric with respect to a channel direction. A method of manufacturing a semiconductor memory device formed according to claim 1, wherein a material for the floating gate, an interpoly insulating film, and a material for the control gate are formed, and each material and the interpoly insulating film are parallel to a drain line in the memory cell. A first step of depositing and forming a first film after etching to form a stack gate shape, a second step of depositing and forming a second film on the first film, and a second step of Is etched using anisotropic etching to remove the second film existing above the region to be the drain and above the region to be the source and to become the source. A third step of leaving the second film only in the vicinity of the side surface of the floating gate or the control gate adjacent to the floating region, and an etching gas having selectivity with respect to the floating gate or the control gate and the second film. A fourth step of anisotropically etching the first film to leave the second film and the first film only in the vicinity of the side surface of the floating gate or the control gate in the vicinity of the source region; After the step, a fifth step of injecting impurities into the regions to be the source and the drain is included.
【0018】前記第4の工程において、ドレインを共有
するゲート間の第1のスペースに対する前記第1の膜の
エッチング速度が第3の工程で残った第2の膜とゲート
の間の第2のスペースに対するエッチング速度よりも早
いことを特徴とする。In the fourth step, the etching rate of the first film with respect to the first space between the gates sharing the drain is the second film between the second film and the gate remaining in the third step. It is characterized by being faster than the etching rate for the space.
【0019】一般に、メタル、シリコン酸化膜、ポリシ
リコン等の狭いスペースをエッチングする場合、エッチ
ングに寄与する活性種が狭いスペースに入りにくくな
り、エッチング速度が低下するということが知られてい
る。プラズマの種類によっても異なるが、この現象は通
常1μm以下のスペースで非常に顕著になる。It is generally known that when etching a narrow space such as a metal, a silicon oxide film, or polysilicon, it is difficult for active species that contribute to the etching to enter the narrow space, and the etching rate decreases. Although it varies depending on the type of plasma, this phenomenon becomes very remarkable in a space of 1 μm or less.
【0020】図5はポリシリコンのエッチングレートの
スペース依存性を広いスペースのエッチングレートを1
とした場合に対して相対値を示している。この図5よ
り、0.2μmのスペースでは広い場合に比べ、エッチ
ングレートが約60%に低下してしまう。この現象をマ
イクロローディング効果と呼んでいる。この発明は、エ
ッチングプロセスにおいて、狭いスペース部分のエッチ
ング速度が広いスペースのエッチング速度に比べて低下
するという、いわゆるマイクロローディング効果を積極
的に利用するものである。すなわち、上記第4の工程
で、ドレインを共有する2つのゲート間の第1のスペー
スに対する第1の膜のエッチング速度が第2の膜とゲー
ト間の第2のスペースに対するエッチング速度よりも早
い条件を選んでいる。このため、第2のスペースを第1
のスペースに比べて小さくすることが必須の条件とな
る。FIG. 5 shows the space dependence of the etching rate of polysilicon to be 1 for the etching rate of a wide space.
The relative value is shown for the case. As shown in FIG. 5, the etching rate in the space of 0.2 μm is reduced to about 60% as compared with the wide space. This phenomenon is called the microloading effect. The present invention positively utilizes the so-called microloading effect that the etching rate of a narrow space portion is lower than the etching rate of a wide space portion in the etching process. That is, in the fourth step, the etching rate of the first film with respect to the first space between the two gates sharing the drain is faster than the etching rate with respect to the second space between the second film and the gate. I have chosen. Therefore, the second space should be
It is indispensable to make it smaller than the space.
【0021】フラッシュメモリにおいては、ゲート電極
とソース領域間のオフセットの距離は0.1〜0.5μ
m程度、ドレイン領域の幅は0.5〜2μm程度であ
り、上記の条件は十分に満足している。この結果、この
発明はマイクロローディング効果により、マスク及び写
真製版工程を用いずにセルフアライメント可能な非対称
の形状を有するソース、ドレインを形成することができ
る。In the flash memory, the offset distance between the gate electrode and the source region is 0.1 to 0.5 μm.
The width of the drain region is about 0.5 to 2 μm, and the above conditions are sufficiently satisfied. As a result, according to the present invention, due to the microloading effect, it is possible to form the source and drain having an asymmetrical shape capable of self-alignment without using a mask and a photolithography process.
【0022】また、前記第1の膜の膜厚が前記第1のス
ペースの1/2以上よりも厚くするとよい。The thickness of the first film may be larger than 1/2 of the first space.
【0023】第1の膜の膜厚を上記のように制御するこ
とで、2つのゲート間のスペースは第1の膜で埋め込ま
れ、第2の膜の異方性エッチング後のドレインとなるべ
き領域の上部の第2の膜はエッチングにより除去するこ
とができる。By controlling the film thickness of the first film as described above, the space between the two gates should be filled with the first film and serve as the drain after anisotropic etching of the second film. The second film above the region can be removed by etching.
【0024】また、前記第1の膜がシリコン酸化物を主
成分とした材料で形成するとよく、第1の膜の膜厚が5
0nm以上500nm以下にするとよい。Further, the first film may be formed of a material containing silicon oxide as a main component, and the thickness of the first film may be 5
It is preferable to set it to 0 nm or more and 500 nm or less.
【0025】前記第2の膜がシリコン窒化物を主成分と
した材料で形成するとよく、第2の膜の膜厚が50nm
以上500nm以下にするとよい。The second film may be formed of a material containing silicon nitride as a main component, and the thickness of the second film may be 50 nm.
It is better to be not less than 500 nm.
【0026】また、この発明の半導体記憶装置の製造方
法は、ドレインを2つ以上のメモリセルで共有し、ソー
ス、ドレインに対峙する浮遊ゲート及び制御ゲートがチ
ャネル方向に対し、非対称に形成されてなる半導体記憶
装置の製造方法において、前記浮遊ゲートとなる材料と
インターポリ絶縁膜と制御ゲートとなる材料を形成し、
各材料とインターポリ絶縁膜とをドレインラインに平行
でメモリセル部がスタックゲート形状になるようにエッ
チングした後に第1の膜を堆積形成する第1の工程と、
前記第1の膜上に第2の膜を堆積形成する第2の工程
と、前記第2の膜上に第3の膜を堆積形成する第3の工
程と、前記第3の膜を異方性エッチングを用いてエッチ
ングを行い、ドレインとなるべき領域上部及びソースと
なるべき領域の上部に存在する第3の膜は除去し、ソー
スとなるべき領域に近接する前記浮遊ゲートもしくは制
御ゲートの側面の近傍にのみ第3の膜を残す第4の工程
と、前記第1の膜及び第3の膜に対して選択性を有する
エッチングガスを用いて第2の膜の異方性エッチングを
行いソースとなる領域に近接する前記浮遊ゲートもしく
は制御ゲート側面の近傍にのみに第2の膜及び第3の膜
を残す第5の工程と、上記工程の後ソース、ドレインと
なるべき領域に不純物を注入する第6の工程と、を含む
ことを特徴とする。In the method of manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention, the drain is shared by two or more memory cells, and the floating gate and the control gate facing the source and the drain are formed asymmetrically with respect to the channel direction. In the method for manufacturing a semiconductor memory device, the material for the floating gate, the interpoly insulating film, and the material for the control gate are formed.
A first step of depositing and forming a first film after etching each material and the interpoly insulating film in parallel with the drain line so that the memory cell portion has a stack gate shape;
A second step of depositing and forming a second film on the first film, a third step of depositing and forming a third film on the second film, and an anisotropic method of forming the third film. Side surface of the floating gate or the control gate adjacent to the region to be the source by removing the third film existing above the region to be the drain and the region to be the source by etching using a reactive etching. A fourth step of leaving the third film only in the vicinity of the source, and anisotropic etching of the second film using an etching gas having selectivity with respect to the first film and the third film. The fifth step of leaving the second film and the third film only in the vicinity of the side surface of the floating gate or the control gate adjacent to the region to be the target region, and the impurity implantation into the regions to become the source and drain after the above step. And a sixth step of performing.
【0027】前記第5の工程において、ドレインを共有
するゲート間の第1のスペースに対する前記第2の膜の
エッチング速度が第4の工程で残った第3の膜とポリシ
リコンの間の第2のスペースに対するエッチング速度よ
りも早いことを特徴とする。In the fifth step, the etching rate of the second film with respect to the first space between the gates sharing the drain is the second between the third film remaining in the fourth step and the polysilicon. It is characterized by being faster than the etching rate for the space.
【0028】上記したように、この発明は、エッチング
プロセスにおいて、狭いスペース部分のエッチング速度
が広いスペースのエッチング速度に比べて低下するとい
う、いわゆるマイクロローディング効果を積極的に利用
し、上記第5の工程で、ドレインを共有する2つのゲー
ト間の第1のスペースに対する第2の膜のエッチング速
度が第2の膜とゲート間の第2のスペースに対するエッ
チング速度よりも早い条件を選んでいる。この発明は、
上記したように、ドレインとなるべき領域上の第1のス
ペースはゲートと第3の膜との間の第2のスペースより
大きくなり、マイクロローディング効果により、マスク
及び写真製版工程を用いずにセルフアライメント可能な
非対称の形状を有するソース、ドレインが形成ができ
る。As described above, the present invention positively utilizes the so-called microloading effect that the etching rate of the narrow space portion is lower than the etching rate of the wide space in the etching process. In the step, a condition is selected in which the etching rate of the second film with respect to the first space between the two gates sharing the drain is faster than the etching rate with respect to the second space between the second film and the gate. The present invention
As described above, the first space on the region to be the drain becomes larger than the second space between the gate and the third film, and due to the microloading effect, self-cleaning is performed without using a mask and a photolithography process. Sources and drains having asymmetrical shapes that can be aligned can be formed.
【0029】また、前記第2の膜の膜厚が前記第1のス
ペースの1/2以上よりも厚くするとよい。The film thickness of the second film may be larger than 1/2 or more of the first space.
【0030】第2の膜の膜厚を上記のように制御するこ
とで、2つのゲート間のスペースは第2の膜で埋め込ま
れ、第3の膜の異方性エッチング後のドレインとなるべ
き領域の上部の第3の膜はエッチングにより除去するこ
とができる。By controlling the film thickness of the second film as described above, the space between the two gates should be filled with the second film and serve as the drain after anisotropic etching of the third film. The third film above the region can be removed by etching.
【0031】前記第1の膜がシリコン酸化物もしくはシ
リコン窒化物を主成分とした材料で形成するとよく、第
1の膜の膜厚が50nm以上500nm以下であるよ
い。The first film may be formed of a material containing silicon oxide or silicon nitride as a main component, and the film thickness of the first film may be 50 nm or more and 500 nm or less.
【0032】また、前記第2の膜がシリコン酸化物を主
成分とした材料で形成されるとよく、第2の膜の膜厚が
50nm以上500nm以下であるよい。Further, the second film may be formed of a material containing silicon oxide as a main component, and the film thickness of the second film may be 50 nm or more and 500 nm or less.
【0033】また、前記第3の膜がシリコン酸化物もし
くはシリコン窒化物を主成分とした材料で形成されると
よく、第3の膜の膜厚が100nm以上500nm以下
であるとよい。Further, the third film may be formed of a material containing silicon oxide or silicon nitride as a main component, and the thickness of the third film may be 100 nm or more and 500 nm or less.
【0034】さらに、前記第6の工程を行う前に第1の
膜を除去するように構成することができる。Further, the first film may be removed before performing the sixth step.
【0035】[0035]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
き図面を参照して説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0036】図1及び図2に従いこの発明の第1の実施
の形態につき説明する。図1及び図2は、この実施の形
態の半導体記憶装置の製造方法の各工程を示した断面図
である。A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. 1 and 2 are cross-sectional views showing each step of the method for manufacturing the semiconductor memory device of this embodiment.
【0037】まず、図1(a)に示すように、シリコン
半導体基板1上にウェルおよび素子分離用のフィールド
酸化膜を形成し、ゲート絶縁膜2、浮遊ゲート3となる
ポリシリコン膜、インターポリ絶縁膜(ONO積層膜)
4を、それぞれ形成する。そして、ビットライン方向に
浮遊ゲート3をスタックゲート形状に加工するエッチン
グを行い、その後に、制御ゲート5となるポリシリコン
膜を形成する。次に、各膜をワードライン方向に制御ゲ
ート5、インターポリ絶縁膜4、浮遊ゲート2をスタッ
クゲート形状にエッチングする。この実施の形態におい
てはドレインを共有する2つのゲート間のスペースCが
400nmになるようにエッチング加工した。First, as shown in FIG. 1A, a well and a field oxide film for element isolation are formed on a silicon semiconductor substrate 1 to form a gate insulating film 2, a polysilicon film to be a floating gate 3 and an interpoly film. Insulating film (ONO laminated film)
4 are formed respectively. Then, etching for processing the floating gate 3 into a stack gate shape is performed in the bit line direction, and thereafter, a polysilicon film to be the control gate 5 is formed. Next, the respective films are etched in the word line direction into the control gate 5, the interpoly insulating film 4, and the floating gate 2 in a stack gate shape. In this embodiment, etching is performed so that the space C between two gates sharing a drain is 400 nm.
【0038】次に、図1(b)に示すように、例えば、
シリコンを主成分とした材料からなる第1の膜6をCV
D法を用いて堆積形成する。この第1の膜6は、ドレイ
ンを共有する2つのゲート間のスペースCの1/2と等
しいか1/2よりも厚い膜厚に形成される。この実施の
形態においては、第1の膜6として膜厚200nmのシ
リコン酸化膜をLPCVD法を用いて形成した。第1の
膜6の膜厚を上記のように制御することで、2つのゲー
ト間のスペースは第1の膜6で埋め込まれる。Next, as shown in FIG. 1B, for example,
CV the first film 6 made of a material containing silicon as a main component.
Deposition is performed using the D method. The first film 6 is formed with a film thickness equal to or larger than 1/2 of the space C between two gates sharing a drain. In this embodiment, a 200-nm-thick silicon oxide film is formed as the first film 6 by the LPCVD method. By controlling the film thickness of the first film 6 as described above, the space between the two gates is filled with the first film 6.
【0039】続いて、図1(c)に示すように、例え
ば、シリコン窒化物を主成分とした材料からなる第2の
膜7をCVD法を用いて堆積形成する。この実施の形態
においては、第2の膜7として膜厚100nmのシリコ
ン窒化膜をLPCVD法を用いて形成した。Subsequently, as shown in FIG. 1C, for example, a second film 7 made of a material containing silicon nitride as a main component is deposited and formed by the CVD method. In this embodiment, a 100-nm-thick silicon nitride film is formed as the second film 7 by the LPCVD method.
【0040】そして、図2(a)に示すように、第2の
膜7を異方性エッチングを用いてエッチングを行い、ド
レインとなるべき領域の上部及びソースとなるべき領域
の上部に存在する第2の膜7は除去し、ソースとなるべ
き領域に近接する上記浮遊ゲート3もしくは制御ゲート
5側面の近傍のみに第2の膜7を残す。この実施の形態
においては、エッチング装置として、RIE装置を用
い、エッチングガスとして、SF6とCF4の流量比2:
1の混合ガスを用い、エッチング圧力は400mTor
rとした。Then, as shown in FIG. 2 (a), the second film 7 is etched using anisotropic etching to be present above the region to be the drain and above the region to be the source. The second film 7 is removed, and the second film 7 is left only in the vicinity of the side surface of the floating gate 3 or the control gate 5 adjacent to the region to be the source. In this embodiment, an RIE device is used as an etching device, and a flow rate ratio of SF 6 and CF 4 is 2: as an etching gas.
1 mixed gas, etching pressure is 400 mTorr
r.
【0041】上述したように、第1の膜6の膜厚を、ド
レインを共有する2つのゲート間のスペースCの1/2
と等しいか1/2よりも厚くすることで、2つのゲート
間のスペースは第1の膜6で埋め込まれ、第2の膜7の
異方性エッチング後のドレインとなるべき領域の上部の
第2の膜7はエッチングにより除去される。As described above, the film thickness of the first film 6 is 1/2 of the space C between two gates sharing the drain.
The space between the two gates is filled with the first film 6 by making the thickness equal to or more than 1/2, and the first film 6 is filled with the first film 6, and the space above the region to be the drain after the anisotropic etching of the second film 7 is formed. The second film 7 is removed by etching.
【0042】次に、図2(b)に示すように、浮遊ゲー
ト3もしくは制御ゲート5及び第2の膜7に対して選択
性を有するエッチングガスを用いて第1の膜6の異方性
エッチングを行い、ソースとなるべき領域に近接する上
記浮遊ゲート3もしくは制御ゲート5側面の近傍のみに
第1の膜6及び第2の膜7を残す。この実施の形態にお
いては、CHF3とC2F6の流量比10:1の混合ガス
を用いて、シリコン酸化膜の異方性エッチングを行っ
た。ドレイン上のシリコン酸化膜が除去された時点でエ
ッチングを終了すると、ソースとなるべき領域に近接す
る上記浮遊ゲート3もしくは制御ゲート5側面の近傍の
みにシリコン酸化膜からなる第1の膜6及びシリコン窒
化膜からなる第2の膜7が残った。またシリコン酸化膜
は100nmの厚みで残った。エッチング装置としては
RIE装置を用い、エッチング圧力は400mTorr
とした。Next, as shown in FIG. 2B, the anisotropy of the first film 6 is made by using an etching gas having selectivity with respect to the floating gate 3 or the control gate 5 and the second film 7. Etching is performed, and the first film 6 and the second film 7 are left only in the vicinity of the side surface of the floating gate 3 or the control gate 5 adjacent to the region to be the source. In this embodiment, anisotropic etching of the silicon oxide film is performed using a mixed gas of CHF 3 and C 2 F 6 with a flow ratio of 10: 1. When the etching is completed at the time when the silicon oxide film on the drain is removed, the first film 6 made of the silicon oxide film and the silicon are formed only in the vicinity of the side surface of the floating gate 3 or the control gate 5 adjacent to the region to be the source. The second film 7 made of a nitride film remained. The silicon oxide film remained with a thickness of 100 nm. An RIE device is used as the etching device, and the etching pressure is 400 mTorr.
And
【0043】このエッチング工程で重要なことは、ドレ
インを共有する2つのゲート間のスペースCに対する第
1の膜6のエッチング速度が第2の膜7とゲート間のス
ペースDに対するエッチング速度よりも早い条件を選ぶ
ことである。即ち、図5で示したようなマイクロローデ
ィング効果を用い、スペースDをスペースCに比べて小
さくすることが必須の条件となる。What is important in this etching process is that the etching rate of the first film 6 with respect to the space C between the two gates sharing the drain is faster than the etching rate with respect to the space D between the second film 7 and the gate. It is to choose the conditions. That is, it is an essential condition that the space D is made smaller than the space C by using the microloading effect as shown in FIG.
【0044】フラッシュメモリにおいては、ゲート電極
とソース領域間のオフセットの距離は0.1〜0.5μ
m程度、ドレイン領域の幅は0.5〜2μm程度であ
り、上記の条件は十分に満足している。In the flash memory, the offset distance between the gate electrode and the source region is 0.1 to 0.5 μm.
The width of the drain region is about 0.5 to 2 μm, and the above conditions are sufficiently satisfied.
【0045】続いて、図2(c)に示すように、上記の
工程の後、ソース8、ドレイン9となるべき領域にゲー
ト及び第1の膜6及び第2の膜7をマスクとして、セル
フアラインにより、不純物を注入する。Then, as shown in FIG. 2C, after the above steps, the gate and the first film 6 and the second film 7 are used as masks in the regions to become the source 8 and the drain 9. Impurities are injected by aligning.
【0046】尚、ドレインへの不純物注入の際、注入後
熱拡散により、注入プロファイルを拡散させる、斜め注
入によりゲートの下の部分にもドレイン領域を広げるこ
とも可能である。When implanting impurities into the drain, it is possible to diffuse the implantation profile by thermal diffusion after implantation, and it is also possible to extend the drain region to the portion below the gate by oblique implantation.
【0047】その後、図示はしないが、ソース8上にゲ
ート酸化膜を形成した後、制御ゲート5上に絶縁膜を介
して選択ゲートが積層形成される。そして、この選択ゲ
ートの一部はソース8上に臨んで形成される。以降、公
知の技術を用いて周辺ゲートトランジスタや配線が形成
される。After that, although not shown, a gate oxide film is formed on the source 8 and then a select gate is laminated on the control gate 5 with an insulating film interposed therebetween. Then, a part of this select gate is formed so as to face the source 8. After that, peripheral gate transistors and wirings are formed by using a known technique.
【0048】上記した実施の形態において、第1の膜6
は、図2(b)に示すエッチング工程の際に、シリコン
及びゲート材料と選択比のとれる材料であり、またゲー
ト上にコンフォーマルに成膜できる材料が望ましく、更
に注入後ゲートやシリコン基板に影響を与えることなく
除去できることが必要である。このことから最も適した
材料としてCVD法で形成するシリコン酸化膜が望まし
い。また、第1の膜6の膜厚としては、ゲート電極とソ
ース領域の間のオフセットの距離及びドレイン領域の幅
を考慮すると、50nm以上500nm以下が望まし
い。In the embodiment described above, the first film 6
2 is a material having a selective ratio with respect to silicon and the gate material in the etching step shown in FIG. 2B, and is preferably a material that can be conformally formed on the gate. It is necessary to be able to remove without affecting. From this, a silicon oxide film formed by the CVD method is desirable as the most suitable material. Further, the film thickness of the first film 6 is preferably 50 nm or more and 500 nm or less in consideration of the offset distance between the gate electrode and the source region and the width of the drain region.
【0049】また、第2の膜7としては、図2(b)に
示すエッチング工程の際に、第1の膜6と選択比のとれ
る材料であり、また、ゲート上にコンフォーマルに成膜
できる材料が望ましく、更に注入後ゲートやシリコン基
板に影響を与えることなく除去できることが必要であ
る。このことから最も適した材料としてCVD法で形成
するシリコン窒化膜が望ましい。また、第2の膜7の膜
厚としては、ゲート電極とソース領域の間のオフセット
の距離及び図2(b)に示すエッチング工程の際の耐エ
ッチング特性を考慮すると、100nm以上500nm
以下が望ましい。The second film 7 is made of a material having a selectivity ratio with the first film 6 in the etching process shown in FIG. 2B, and is conformally formed on the gate. A material that can be used is desirable, and it is necessary that the material can be removed after the implantation without affecting the gate or the silicon substrate. From this, a silicon nitride film formed by the CVD method is desirable as the most suitable material. Further, the thickness of the second film 7 is 100 nm or more and 500 nm or more, considering the offset distance between the gate electrode and the source region and the etching resistance during the etching step shown in FIG. 2B.
The following is desirable.
【0050】図3及び図4に従いこの発明の第2の実施
の形態につき説明する。図3及び図4は、この実施の形
態の半導体記憶装置の製造方法の各工程を示した断面図
である。この第2の実施の形態は、第1の実施の形態の
プロセスの前にゲート上に第1の膜を設けたものであ
る。A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4 are cross-sectional views showing the steps of the method for manufacturing the semiconductor memory device of this embodiment. In the second embodiment, the first film is provided on the gate before the process of the first embodiment.
【0051】まず、図3(a)に示すように、シリコン
半導体基板1上にウェルおよび素子分離用のフィールド
酸化膜を形成し、ゲート絶縁膜2、浮遊ゲート3となる
ポリシリコン膜、インターポリ絶縁膜(ONO積層膜)
4を、それぞれ形成する。そして、ビットライン方向に
浮遊ゲート3をスタックゲート形状に加工するエッチン
グを行い、その後に、制御ゲート5となるポリシリコン
膜を形成する。次に、各膜をワードライン方向に制御ゲ
ート5、インターポリ絶縁膜4、浮遊ゲート2をスタッ
クゲート形状にエッチングする。この実施の形態におい
てはドレインを共有する2つのゲート間のスペースCが
400nmになるようにエッチング加工した。First, as shown in FIG. 3A, a well and a field oxide film for element isolation are formed on a silicon semiconductor substrate 1 to form a gate insulating film 2, a polysilicon film to be a floating gate 3 and an interpoly film. Insulating film (ONO laminated film)
4 are formed respectively. Then, etching for processing the floating gate 3 into a stack gate shape is performed in the bit line direction, and thereafter, a polysilicon film to be the control gate 5 is formed. Next, the respective films are etched in the word line direction into the control gate 5, the interpoly insulating film 4, and the floating gate 2 in a stack gate shape. In this embodiment, etching is performed so that the space C between two gates sharing a drain is 400 nm.
【0052】次に、図3(b)に示すように、例えば、
シリコンを主成分とした材料からなる第1の膜10を形
成し、この第1の膜10上部にシリコンを主成分とした
材料からなる第2の膜11をCVD法を用いて堆積形成
する。この第2の膜11は、ドレインを共有する2つの
ゲート間のスペースHの1/2と等しいか1/2よりも
厚い膜厚に形成される。第2の膜11の膜厚を上記のよ
うに制御することで、2つのゲート間のスペースは第2
の膜11で埋め込まれる。Next, as shown in FIG. 3B, for example,
A first film 10 made of a material containing silicon as a main component is formed, and a second film 11 made of a material containing silicon as a main component is deposited and formed on the first film 10 by a CVD method. The second film 11 is formed to have a film thickness equal to or greater than ½ of the space H between two gates sharing a drain. By controlling the film thickness of the second film 11 as described above, the space between the two gates becomes the second
Embedded in the film 11.
【0053】この実施の形態においては、第1の膜10
として、膜厚20nmのシリコン酸化膜を熱酸化により
形成し、第2の膜11として、 膜厚200nmのポリ
シリコンをLPCVD法により形成した。In this embodiment, the first film 10
As a result, a 20-nm-thick silicon oxide film was formed by thermal oxidation, and as the second film 11, a 200-nm-thick polysilicon was formed by the LPCVD method.
【0054】続いて、図3(c)に示すように、例え
ば、シリコン窒化物を主成分とした材料からなる第3の
膜12をCVD法を用いて堆積形成する。この実施の形
態においては、第3の膜12として、 膜厚100nm
のシリコン酸化膜をLPCVD法により形成した。Subsequently, as shown in FIG. 3C, for example, a third film 12 made of a material containing silicon nitride as a main component is deposited and formed by the CVD method. In this embodiment, the third film 12 has a film thickness of 100 nm.
Was formed by LPCVD.
【0055】そして、図4(a)に示すように、第3の
膜12を異方性エッチングを用いてエッチングを行い、
ドレインとなるべき領域の上部及びソースとなるべき領
域の上部に存在する第3の膜12は除去し、ソースとな
るべき領域に近接する上記浮遊ゲート3もしくは制御ゲ
ート5側面の近傍のみに第3の膜12を残す。上述した
ように、第2の膜11の膜厚を、ドレインを共有する2
つのゲート間のスペースHの1/2と等しいか1/2よ
りも厚くすることで、2つのゲート間のスペースは第2
の膜11で埋め込まれ、第3の膜12の異方性エッチン
グ後のドレインとなるべき領域の上部の第3の膜12は
エッチングにより除去される。Then, as shown in FIG. 4A, the third film 12 is etched using anisotropic etching,
The third film 12 existing above the region to be the drain and the region to be the source is removed, and the third film 12 is provided only near the side surface of the floating gate 3 or the control gate 5 adjacent to the region to be the source. Leaving the film 12 of. As described above, the film thickness of the second film 11 is set to be 2
By making the space between two gates equal to or larger than 1/2 of the space H between the two gates, the space between the two gates becomes the second space.
The third film 12 above the region to be the drain after the anisotropic etching of the third film 12 is removed by etching.
【0056】この実施の形態においては、エッチング装
置としては、RIE装置を用い、CHF3とC2F6の流
量比10:1の混合ガスを用いた。また、エッチング圧
力は150mTorrとした。In this embodiment, an RIE apparatus was used as the etching apparatus, and a mixed gas of CHF 3 and C 2 F 6 having a flow rate ratio of 10: 1 was used. The etching pressure was 150 mTorr.
【0057】次に、図4(b)に示すように、第1の膜
10及び第3の膜12に対して選択性を有するエッチン
グガスを用いて第2の膜11の異方性エッチングを行
い、ソースとなるべき領域に近接する上記浮遊ゲート3
もしくは制御ゲート5側面の近傍のみに第2の膜11及
び第3の膜12を残す。このエッチング工程で重要なこ
とは、ドレインを共有する2つのゲート間のスペースH
に対する第2の膜11のエッチング速度が第3の膜12
とゲート間のスペースJに対するエッチング速度よりも
早い条件を選ぶことである。即ち、前述した第1の実施
の形態と同じく、図5で示したようなマイクロローディ
ング効果を用い、スペースJをスペースHに比べて小さ
くすることが必須の条件となる。Next, as shown in FIG. 4B, anisotropic etching of the second film 11 is performed by using an etching gas having selectivity with respect to the first film 10 and the third film 12. The floating gate 3 close to the region to be the source
Alternatively, the second film 11 and the third film 12 are left only near the side surface of the control gate 5. What is important in this etching process is the space H between the two gates sharing the drain.
The etching rate of the second film 11 with respect to
The condition is to select a condition that is faster than the etching rate for the space J between the gate and the gate. That is, similarly to the first embodiment described above, it is an essential condition to use the microloading effect as shown in FIG. 5 and make the space J smaller than the space H.
【0058】この実施の形態においては、Cl2とHB
rの流量比1:7の混合ガスを用いて、ポリシリコンの
異方性エッチングを行った。ドレイン上のポリシリコン
酸化膜が除去された時点でエッチングを終了すると、ソ
ースとなるべき領域に近接する上記浮遊ゲート3もしく
は制御ゲート5側面の近傍のみにポリシリコンからなる
第2の膜11及びシリコン酸化膜からなる第3の膜12
が残った。またポリシリコン膜は150nmの厚みで残
った。エッチング装置としてはRIE装置を用い、エッ
チング圧力は3mTorrとした。In this embodiment, Cl 2 and HB
Anisotropic etching of polysilicon was performed using a mixed gas having a flow ratio of r of 1: 7. When the etching is completed at the time when the polysilicon oxide film on the drain is removed, the second film 11 made of polysilicon and the silicon are formed only in the vicinity of the side surface of the floating gate 3 or the control gate 5 adjacent to the region to be the source. Third film 12 made of oxide film
Remained. The polysilicon film remained with a thickness of 150 nm. An RIE device was used as the etching device, and the etching pressure was 3 mTorr.
【0059】この第2の実施の形態においては、上記エ
ッチングの際、第1の膜10により、ゲートの側面に入
るダメージが防止できる。また、上記第1の実施例にお
いては、図2(b)に示すエッチング工程の際に、ゲー
トはエッチングされない材料である必要があるが、この
第2の実施の形態においては、図4(b)に示すよう
に、ゲートは第1の膜10で覆われているため、ゲート
の材質に制限はない。具体的には、ゲートの材料がポリ
シリコンであった場合、第1の実施の形態では、第1の
膜6としてポリシリコンを使うことはできないが、第2
の実施の形態においては、第1の実施の形態の第1の膜
6に相当する第2の膜11として、ポリシリコン又はア
モルファスシリコンを用いることができる。ポリシリコ
ンはエッチングの際、酸化膜との選択比が非常に大きく
とれることが知られており、従って、この場合の第1の
膜10の膜厚は数nm〜数十nmあれば十分である。従
って、第1の膜10として、熱酸化膜を用いることも可
能であり、第1の膜10を除去することなしに、ソー
ス、ドレイン注入を行うことも可能である。勿論、必要
に応じてソース、ドレイン注入前に第1の膜10を除去
しても良い。In the second embodiment, the first film 10 can prevent damage to the side surface of the gate during the above etching. Further, in the first embodiment, the gate needs to be a material that is not etched during the etching step shown in FIG. 2B. However, in the second embodiment, the gate is made of the material shown in FIG. As shown in (), since the gate is covered with the first film 10, the material of the gate is not limited. Specifically, when the gate material is polysilicon, polysilicon cannot be used as the first film 6 in the first embodiment, but the second
In this embodiment, polysilicon or amorphous silicon can be used as the second film 11 corresponding to the first film 6 in the first embodiment. It is known that polysilicon has a very high selectivity with respect to an oxide film during etching. Therefore, the film thickness of the first film 10 in this case is several nm to several tens of nm. . Therefore, a thermal oxide film can be used as the first film 10, and source / drain implantation can be performed without removing the first film 10. Of course, if necessary, the first film 10 may be removed before the source / drain implantation.
【0060】続いて、図4(c)に示すように、上記の
工程の後、ソース8、ドレイン9となるべき領域にゲー
ト及び第2の膜11及び第3の膜12をマスクとして、
セルフアラインにより、この実施の形態においては、n
型の不純物を注入する。Subsequently, as shown in FIG. 4C, after the above steps, the gate and the second film 11 and the third film 12 are used as masks in the regions to become the source 8 and the drain 9.
Due to self-alignment, in this embodiment, n
Inject mold impurities.
【0061】尚、ドレインへの不純物注入の際、注入後
熱拡散により、注入プロファイルを拡散させる、斜め注
入によりゲートの下の部分にもドレイン領域を広げるこ
とも可能である。When implanting impurities into the drain, it is possible to diffuse the implantation profile by thermal diffusion after implantation, and it is also possible to extend the drain region to the portion below the gate by oblique implantation.
【0062】その後、図示はしないが、ソース8上にゲ
ート酸化膜を形成した後、制御ゲート5上に絶縁膜を介
して選択ゲートが積層形成される。そして、この選択ゲ
ートの一部はソース8上に臨んで形成される。以降、公
知の技術を用いて周辺ゲートトランジスタや配線が形成
される。Thereafter, although not shown, a gate oxide film is formed on the source 8 and then a select gate is laminated on the control gate 5 with an insulating film interposed therebetween. Then, a part of this select gate is formed so as to face the source 8. After that, peripheral gate transistors and wirings are formed by using a known technique.
【0063】上記した実施の形態において、第1の膜1
0としては、図4(b)に示すエッチング工程の際に、
第2の膜11と選択比のとれる材料が必要である。この
ことから最も適した材料としてシリコンの熱酸化膜もし
くはシリコンの熱窒化膜或いは、CVD法で成膜したシ
リコン酸化膜もしくはシリコン窒化膜が望ましい。ま
た、第1の膜10の膜厚としては、ドレイン注入時にド
レインの幅が必要以上に狭くならないこと及び第1の膜
10越しにイオン注入できることが望ましいため50n
m以下が望ましい。In the above embodiment, the first film 1
0 means that during the etching process shown in FIG.
A material having a selective ratio with the second film 11 is required. From this, the most suitable material is a thermal oxide film of silicon or a thermal nitride film of silicon, or a silicon oxide film or a silicon nitride film formed by the CVD method. The thickness of the first film 10 is preferably 50 n because it is desirable that the width of the drain should not be unnecessarily narrowed at the time of drain injection and that ions can be injected through the first film 10.
m or less is desirable.
【0064】第2の膜6としては、図4(b)に示すエ
ッチング工程の際に、第1の膜10と第3の膜12をエ
ッチングしない材料であり、またゲート上にコンフォー
マルに成膜できる材料が望ましく、更に注入後ゲートや
シリコン基板に影響を与えることなく除去できることが
必要である。このことから最も適した材料としてポリシ
リコン膜もしくはアモルファスシリコン膜が望ましい。
また、第2の膜11の膜厚としては、ゲート電極とソー
ス領域の間のオフセットの距離及びドレイン領域の幅を
考慮すると、50nm以上500nm以下が望ましい。The second film 6 is a material that does not etch the first film 10 and the third film 12 during the etching process shown in FIG. 4B, and is conformally formed on the gate. A material capable of forming a film is desirable, and further, it needs to be removable after implantation without affecting the gate or the silicon substrate. From this, a polysilicon film or an amorphous silicon film is desirable as the most suitable material.
Further, the film thickness of the second film 11 is preferably 50 nm or more and 500 nm or less in consideration of the offset distance between the gate electrode and the source region and the width of the drain region.
【0065】また、第3の膜12としては、図4(b)
に示すエッチング工程の際に、第2の膜11と選択比の
とれる材料であり、また、第2の膜11上にコンフォー
マルに成膜できる材料が望ましく、更に注入後ゲートや
シリコン基板に影響を与えることなく除去できることが
必要である。このことから最も適した材料としてCVD
法で形成するシリコン酸化膜もしくはシリコン窒化膜が
望ましい。また、第3の膜12の膜厚としては、ゲート
電極とソース領域の間のオフセットの距離及び図4
(b)に示すエッチング工程の際の耐エッチング特性を
考慮すると、100nm以上500nm以下が望まし
い。Further, as the third film 12, as shown in FIG.
It is desirable to use a material that has a selective ratio with the second film 11 during the etching step shown in FIG. 1 and that can be conformally formed on the second film 11. Further, after the implantation, the gate and the silicon substrate are affected. It is necessary to be able to remove without giving. From this, CVD is the most suitable material.
A silicon oxide film or a silicon nitride film formed by the method is desirable. Further, as the film thickness of the third film 12, an offset distance between the gate electrode and the source region and
Considering the etching resistance in the etching step shown in (b), 100 nm or more and 500 nm or less is desirable.
【0066】尚、上述した実施の形態においては、図6
に示したような浮遊ゲートが制御ゲートの下にあるよう
な構造のフラッシュメモリを製造する場合につき説明し
たが、米国特許第5,303,187号に開示されてい
るような制御ゲートが浮遊ゲートの下になるような構造
についてもゲートに対して非対称なソース、ドレイン構
造を持つものに対してもこの発明を適用することができ
る。In the embodiment described above, FIG.
The case of manufacturing a flash memory having a structure in which the floating gate under the control gate as shown in FIG. 1 has been described, but the control gate as disclosed in US Pat. No. 5,303,187 has been described. The present invention can be applied to a structure below and also to a structure having a source / drain structure asymmetric with respect to the gate.
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、マスク及び写真製版工程を用いずに、非対称のソー
ス、ドレインを形成することができ、マスク工程の低
減、プロセスコストの低減が実現できる。As described above, according to the present invention, asymmetrical source and drain can be formed without using a mask and a photolithography process, and the mask process and the process cost can be reduced. it can.
【図1】この発明の第1の実施の形態の半導体記憶装置
の製造方法の各工程を示した断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing each step of a method of manufacturing a semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】この発明の第1の実施の形態の半導体記憶装置
の製造方法の各工程を示した断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing each step of the method for manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.
【図3】この発明の第2の実施の形態の半導体記憶装置
の製造方法の各工程を示した断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing each step of the method for manufacturing the semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention.
【図4】この発明の第1の実施の形態の半導体記憶装置
の製造方法の各工程を示した断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing each step of the method for manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.
【図5】ポリシリコンのエッチングレートのスペース依
存性を広いスペースのエッチングレートを1とした場合
に対する相対値を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a space dependence of an etching rate of polysilicon with respect to a case where an etching rate of a wide space is 1.
【図6】SSI方式を用いたフラッシュメモリの構造を
示す断面図である。FIG. 6 is a sectional view showing the structure of a flash memory using the SSI method.
【図7】図6に示したフラッシュメモリの製造方法の一
例を示す断面図である。7 is a cross-sectional view showing an example of a method of manufacturing the flash memory shown in FIG.
【図8】図6に示したフラッシュメモリの製造方法の一
例を示す断面図である。8 is a cross-sectional view showing an example of a method of manufacturing the flash memory shown in FIG.
1 シリコン半導体基板 2 ゲート酸化膜 3 浮遊ゲート 4 インターポリ絶縁膜 5 制御ゲート 6 第1の膜 7 第2の膜 1 Silicon Semiconductor Substrate 2 Gate Oxide Film 3 Floating Gate 4 Interpoly Insulation Film 5 Control Gate 6 First Film 7 Second Film
Claims (17)
し、ソース、ドレインに対峙する浮遊ゲート及び制御ゲ
ートがチャネル方向に対し、非対称に形成されてなる半
導体記憶装置の製造方法において、 前記浮遊ゲートとなる材料とインターポリ絶縁膜と制御
ゲートとなる材料を形成し、各材料とインターポリ絶縁
膜とをドレインラインに平行でメモリセル部がスタック
ゲート形状になるようにエッチングした後に第1の膜を
堆積形成する第1の工程と、 前記第1の膜上に第2の膜を堆積形成する第2の工程
と、 前記第2の膜を異方性エッチングを用いてエッチングを
行い、ドレインとなるべき領域上部及びソースとなるべ
き領域の上部に存在する第2の膜は除去し、ソースとな
るべき領域に近接する前記浮遊ゲートもしくは制御ゲー
トの側面の近傍にのみ第2の膜を残す第3の工程と、 前記浮遊ゲートもしくは制御ゲート及び第2の膜に対し
て選択性を有するエッチングガスを用いて第1の膜の異
方性エッチングを行いソースとなる領域に近接する前記
浮遊ゲートもしくは制御ゲート側面の近傍にのみに第2
の膜及び第1の膜を残す第4の工程と、 上記工程の後ソース、ドレインとなるべき領域に不純物
を注入する第5の工程と、を含むことを特徴とする半導
体記憶装置の製造方法。1. A method of manufacturing a semiconductor memory device, wherein a drain is shared by two or more memory cells, and a floating gate facing a source and a drain and a control gate are formed asymmetrically with respect to a channel direction. After forming a material to be a gate, an interpoly insulating film and a material to be a control gate, and etching each material and the interpoly insulating film in parallel with the drain line so that the memory cell portion has a stack gate shape, A first step of depositing and forming a film; a second step of depositing and forming a second film on the first film; and a step of etching the second film using anisotropic etching to form a drain The second film existing above the region to be the source and the region to be the source is removed, and the side of the floating gate or control gate close to the region to be the source is removed. A third step of leaving the second film only near the surface, and anisotropic etching of the first film using an etching gas having selectivity for the floating gate or control gate and the second film. The second gate is provided only near the side surface of the floating gate or the control gate that is close to the source region.
Method for manufacturing a semiconductor memory device, including a fourth step of leaving the first film and the second film, and a fifth step of injecting impurities into regions to be source and drain after the above step. .
有するゲート間の第1のスペースに対する前記第1の膜
のエッチング速度が第3の工程で残った第2の膜とゲー
ト間の第2のスペースに対するエッチング速度よりも早
いことを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置の
製造方法。2. In the fourth step, the etching rate of the first film with respect to the first space between the gates sharing a drain is the second film between the second film and the gate remaining in the third step. 2. The method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 1, wherein the etching rate is higher than the etching rate for the space.
スの1/2以上よりも厚いことを特徴とする請求項1ま
たは2に記載の半導体記憶装置の製造方法。3. The method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 1, wherein the film thickness of the first film is thicker than ½ or more of the first space.
とした材料で形成されることを特徴とする請求項1ない
し3のいずれかに記載の半導体記憶装置の製造方法。4. The method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 1, wherein the first film is formed of a material containing silicon oxide as a main component.
0nm以下であることを特徴とする請求項1ないし4の
いずれかに記載の半導体記憶装置の製造方法。5. The film thickness of the first film is 50 nm or more and 50 nm or more.
5. The method for manufacturing a semiconductor memory device according to claim 1, wherein the thickness is 0 nm or less.
とした材料で形成されることを特徴とする請求項1ない
し5のいずれかに記載の半導体記憶装置の製造方法。6. The method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 1, wherein the second film is formed of a material containing silicon nitride as a main component.
0nm以下であることを特徴とする請求項1ないし6の
いずれかに記載の半導体記憶装置の製造方法。7. The film thickness of the second film is 50 nm or more 50
7. The method for manufacturing a semiconductor memory device according to claim 1, wherein the thickness is 0 nm or less.
し、ソース、ドレインに対峙する浮遊ゲート及び制御ゲ
ートがチャネル方向に対し、非対称に形成されてなる半
導体記憶装置の製造方法において、 前記浮遊ゲートとなる材料とインターポリ絶縁膜と制御
ゲートとなる材料を形成し、各材料とインターポリ絶縁
膜とをドレインラインに平行でメモリセル部がスタック
ゲート形状になるようにエッチングした後に第1の膜を
堆積形成する第1の工程と、 前記第1の膜上に第2の膜を堆積形成する第2の工程
と、 前記第2の膜上に第3の膜を堆積形成する第3の工程
と、 前記第3の膜を異方性エッチングを用いてエッチングを
行い、ドレインとなるべき領域上部及びソースとなるべ
き領域の上部に存在する第3の膜は除去し、ソースとな
るべき領域に近接する前記浮遊ゲートもしくは制御ゲー
トの側面の近傍にのみ第3の膜を残す第4の工程と、 前記第1の膜及び第3の膜に対して選択性を有するエッ
チングガスを用いて第2の膜の異方性エッチングを行い
ソースとなる領域に近接する前記浮遊ゲートもしくは制
御ゲート側面の近傍にのみに第2の膜及び第3の膜を残
す第5の工程と、 上記工程の後ソース、ドレインとなるべき領域に不純物
を注入する第6の工程と、を含むことを特徴とする半導
体記憶装置の製造方法。8. A method of manufacturing a semiconductor memory device, wherein a drain is shared by two or more memory cells, and a floating gate and a control gate facing a source and a drain are formed asymmetrically with respect to a channel direction. After forming a material to be a gate, an interpoly insulating film and a material to be a control gate, and etching each material and the interpoly insulating film in parallel with the drain line so that the memory cell portion has a stack gate shape, A first step of depositing and forming a film; a second step of depositing and forming a second film on the first film; and a third step of depositing and forming a third film on the second film. And a step of etching the third film using anisotropic etching to remove the third film existing above the region to be the drain and above the region to be the source to become the source. A fourth step of leaving the third film only in the vicinity of the side surface of the floating gate or the control gate adjacent to the first region, and using an etching gas having selectivity for the first film and the third film. Anisotropic etching of the second film to leave the second film and the third film only in the vicinity of the side surface of the floating gate or the control gate in the vicinity of the region to be the source, and the above step. And a sixth step of injecting impurities into regions to be the source and the drain after the step of manufacturing the semiconductor memory device.
有するゲート間の第1のスペースに対する前記第2の膜
のエッチング速度が第4の工程で残った第3の膜とゲー
ト間の第2のスペースに対するエッチング速度よりも早
いことを特徴とする請求項8に記載の半導体記憶装置の
製造方法。9. In the fifth step, the etching rate of the second film with respect to the first space between the gates sharing the drain is the second film between the gate and the third film remaining in the fourth step. 9. The method for manufacturing a semiconductor memory device according to claim 8, wherein the etching rate is faster than the space.
ースの1/2以上よりも厚いことを特徴とする請求項8
または9に記載の半導体記憶装置の製造方法。10. The film thickness of the second film is thicker than ½ or more of the first space.
Alternatively, the method of manufacturing the semiconductor memory device according to the ninth aspect.
はシリコン窒化物を主成分とした材料で形成されること
を特徴とする請求項8ないし10のいずれかに記載の半
導体記憶装置の製造方法。11. The method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 8, wherein the first film is formed of a material containing silicon oxide or silicon nitride as a main component. .
成分とした材料で形成されることを特徴とする請求項8
ないし11のいずれかに記載の半導体記憶装置の製造方
法。12. The second film is formed of a material containing silicon oxide as a main component.
12. The method of manufacturing a semiconductor memory device according to any one of 1 to 11.
はシリコン窒化物を主成分とした材料で形成されること
を特徴とする請求項8ないし12のいずれかに記載の半
導体記憶装置の製造方法。13. The method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 8, wherein the third film is formed of a material containing silicon oxide or silicon nitride as a main component. .
00nm以下であることを特徴とする請求項8ないし1
2のいずれかに記載の半導体記憶装置の製造方法。14. The film thickness of the first film is 50 nm or more and 5
The thickness is less than or equal to 00 nm.
3. The method for manufacturing a semiconductor memory device according to any one of 2 above.
00nm以下であることを特徴とする請求項8ないし1
4のいずれかに記載の半導体記憶装置の製造方法。15. The film thickness of the second film is 50 nm or more and 5
The thickness is less than or equal to 00 nm.
5. The method for manufacturing a semiconductor memory device according to any one of 4 above.
500nm以下であることを特徴とする請求項8ないし
15のいずれかに記載の半導体記憶装置の製造方法。16. The method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 8, wherein the thickness of the third film is 100 nm or more and 500 nm or less.
除去する工程を有することを特徴とする請求項8に記載
の半導体記憶装置の製造方法。17. The method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 8, further comprising a step of removing the first film before performing the sixth step.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8151957A JPH09331046A (en) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | Method of manufacturing semiconductor memory |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8151957A JPH09331046A (en) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | Method of manufacturing semiconductor memory |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09331046A true JPH09331046A (en) | 1997-12-22 |
Family
ID=15529914
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8151957A Pending JPH09331046A (en) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | Method of manufacturing semiconductor memory |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09331046A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002261097A (en) * | 2000-12-28 | 2002-09-13 | Tadahiro Omi | Dielectric film and its formation method, semiconductor device, non-volatile semiconductor memory device and manufacturing method of semiconductor device |
CN114743976A (en) * | 2022-05-10 | 2022-07-12 | 北京知存科技有限公司 | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
-
1996
- 1996-06-13 JP JP8151957A patent/JPH09331046A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002261097A (en) * | 2000-12-28 | 2002-09-13 | Tadahiro Omi | Dielectric film and its formation method, semiconductor device, non-volatile semiconductor memory device and manufacturing method of semiconductor device |
CN114743976A (en) * | 2022-05-10 | 2022-07-12 | 北京知存科技有限公司 | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
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