JPH1056159A - Manufacture of semiconductor memory device - Google Patents

Manufacture of semiconductor memory device

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JPH1056159A
JPH1056159A JP8210215A JP21021596A JPH1056159A JP H1056159 A JPH1056159 A JP H1056159A JP 8210215 A JP8210215 A JP 8210215A JP 21021596 A JP21021596 A JP 21021596A JP H1056159 A JPH1056159 A JP H1056159A
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JP
Japan
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nonvolatile memory
logic circuit
peripheral logic
mask
photoresist
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Application number
JP8210215A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Tai
明 田井
Yasushi Higuchi
安史 樋口
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B41/00Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
    • H10B41/40Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the peripheral circuit region
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B41/00Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
    • H10B41/40Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the peripheral circuit region
    • H10B41/42Simultaneous manufacture of periphery and memory cells
    • H10B41/49Simultaneous manufacture of periphery and memory cells comprising different types of peripheral transistor

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make contact holes having an identical size in an interlayer insulating film formed on respective elements in a circuit, even when multilayered electrodes are used for a gate of a nonvolatile memory in an integrated circuit having a nonvolatile memory. SOLUTION: When multilayered gate electrodes 7, 9c are used for a gate of a nonvolatile memory element, the height of the electrodes 7, 9c are different from that of gate electrodes 9a, 9b of peripheral logic circuit elements. To avoid this, in a photolithographic step, a photoresist layer 18 on the nonvolatile memory element is made thicker than the pholoresist layer 18 on the peripheral logic circuit element. When masks 17 having identical mask dimensions A and B are used in developing process, a sufficient resolution of the thicker photoresist layer 18 on the nonvolatile memory element cannot be realized and thus contact holes to be made later cannot have an identical size. To avoid this, the mask dimension B is made larger than the mask dimension A to provide a sufficient resolution for the photoresist layer 18.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、不揮発性メモリと
周辺ロジック回路を有する半導体記憶装置に関する。
The present invention relates to a semiconductor memory device having a nonvolatile memory and a peripheral logic circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、図5に示すように多層ゲート電極
7、9cを使用した不揮発性メモリ部Mと周辺ロジック
回路部Lを有する半導体記憶装置において、各素子のソ
ースとドレインに電極を施すため層間絶縁膜16にコン
タクトホール31〜35を形成する。このコンタクトホ
ール31〜35はフォトリソグラフィエッチングにより
形成される。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor memory device having a nonvolatile memory section M and a peripheral logic circuit section L using multilayer gate electrodes 7 and 9c as shown in FIG. 5, electrodes are applied to the source and drain of each element. Therefore, contact holes 31 to 35 are formed in the interlayer insulating film 16. These contact holes 31 to 35 are formed by photolithography etching.

【0003】このとき、フォトリソグラフィ工程では、
層間絶縁膜16の上面にフォトレジスト18を形成し、
図6のようにマスク寸法(光透過部の寸法)が同じマス
ク17を用いて現像処理を行い、コンタクトホール31
〜35を形成する部分の上のフォトレジスト18を解像
する。ここで、ゲート電極7、9cと周辺ロジック回路
部Lのゲート電極9a、9bは高さが異なるためフォト
レジスト18に段差が生じる。従って、現像処理のとき
にはフォトレジスト18の高さが低い周辺ロジック回路
部Lの方にフォーカスを合わせている。例えば、マスク
寸法が0.65μmであるマスク17を用いた場合、エ
ッチング後に周辺ロジック回路部Lのコンタクトホール
32〜35の寸法Cが0.65μmになるよう見込んで
フォーカスを合わせている。
At this time, in the photolithography process,
Forming a photoresist 18 on the upper surface of the interlayer insulating film 16;
As shown in FIG. 6, the developing process is performed using the mask 17 having the same mask dimension (dimension of the light transmitting portion), and the contact hole 31 is formed.
Resolve the photoresist 18 on the part forming .about.35. Here, since the gate electrodes 7 and 9c and the gate electrodes 9a and 9b of the peripheral logic circuit portion L have different heights, a step is formed in the photoresist 18. Therefore, during the developing process, the focus is on the peripheral logic circuit portion L where the height of the photoresist 18 is low. For example, when the mask 17 having a mask dimension of 0.65 μm is used, the focus is adjusted so that the dimension C of the contact holes 32 to 35 of the peripheral logic circuit portion L becomes 0.65 μm after etching.

【0004】この後、エッチング工程でこの解像された
部分から層間絶縁膜16をエッチング除去しコンタクト
ホール31〜35を形成する。
[0004] Thereafter, in an etching step, the interlayer insulating film 16 is removed by etching from the resolved portion to form contact holes 31 to 35.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のように
高さが低い周辺ロジック回路部Lのフォトレジスト18
にフォーカスを合わせているため、高さが高い不揮発性
メモリ部Mのフォトレジスト18の解像が十分にされな
い。また、不揮発性メモリ部Mのフォトレジスト18が
周辺ロジック回路部Lに比べて厚いために現象処理が不
足してしまう。
However, as described above, the photoresist 18 of the peripheral logic circuit portion L having a small height is used.
Therefore, the resolution of the photoresist 18 of the nonvolatile memory unit M having a high height is not sufficiently resolved. Further, since the photoresist 18 of the nonvolatile memory section M is thicker than the peripheral logic circuit section L, the phenomenon processing is insufficient.

【0006】これらの理由により不揮発性メモリ部M上
におけるフォトレジスト18の解像が十分されず、不揮
発性メモリ部Mのコンタクトホール31が小さくなる。
例えば前述のマスク17を用いた場合、不揮発性メモリ
部Mのコンタクトホール31のコンタクト寸法Dが0.
595μmで形成され、周辺ロジック回路部Lのコンタ
クトホール32〜35のコンタクト寸法Cより0.05
5μm小さくなる。
For these reasons, the resolution of the photoresist 18 on the nonvolatile memory section M is not sufficient, and the contact hole 31 of the nonvolatile memory section M becomes small.
For example, when the above-described mask 17 is used, the contact dimension D of the contact hole 31 of the non-volatile memory unit M is set to 0.
595 μm, which is smaller than the contact size C of the contact holes 32 to 35 of the peripheral logic circuit portion L by 0.05
It becomes smaller by 5 μm.

【0007】この結果、周辺ロジック回路部Lに比べ不
揮発性メモリ部Mのコンタクト抵抗が増大したり、ある
いはコンタクトホール31が十分に形成されていないた
めに導通不良を起こすといった問題が生じる。この問題
は、半導体記憶装置に形成する各素子の微細化が進むほ
ど顕著になる。また、層間絶縁膜16を平坦化する(例
えば、TEOS膜を形成し、その後にエッチバックする
方法やCMP研磨をする方法で平坦化する)ことによ
り、フォトレジスト18の厚みを均一にでき、上記した
問題を解決することができる。しかし、平坦化する工程
等が必要となり工程数が増加してしまうという問題があ
る。
As a result, there arises a problem that the contact resistance of the non-volatile memory portion M is increased as compared with the peripheral logic circuit portion L, or a conduction failure occurs because the contact hole 31 is not formed sufficiently. This problem becomes more remarkable as the elements formed in the semiconductor memory device become finer. Further, the thickness of the photoresist 18 can be made uniform by flattening the interlayer insulating film 16 (for example, by forming a TEOS film and then flattening it by a method of etching back or a method of CMP polishing). Problem can be solved. However, there is a problem that a flattening step or the like is required and the number of steps is increased.

【0008】本発明は上記問題に鑑みてなされたもので
あって、層間絶縁膜の平坦化工程を用いることなく、不
揮発性メモリ素子と周辺ロジック回路素子のそれぞれの
ソース、ドレインと電気的導通を取るためのコンタクト
ホールを同じ大きさで形成できるようにすることを目的
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and provides an electrical connection between a source and a drain of a nonvolatile memory element and a source and a drain of a peripheral logic circuit element without using a step of planarizing an interlayer insulating film. An object of the present invention is to enable a contact hole to be formed to have the same size.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
以下の技術的手段を採用する。半導体基板(1)に、多
層のゲート電極(7、9c)を有する不揮発性メモリ素
子と単層のゲート電極(9a、9b)を有する周辺ロジ
ック回路素子を備え、これらの素子のドレイン(12、
14)とソース(11、13、15)のコンタクトホー
ル(31〜35)をフォトリソグラフィエッチングによ
り層間絶縁膜(16)に形成した半導体記憶装置の製造
方法において、マスク寸法(B)がマスク寸法(A)よ
り大きいマスク(17)を用いて、コンタクトホール
(31〜35)を形成する部分の上のフォトレジスト
(18)を除去し、コンタクトホール(31〜35)を
形成することを特徴とする。
To achieve the above object, the following technical means are employed. The semiconductor substrate (1) includes a nonvolatile memory element having a multi-layer gate electrode (7, 9c) and a peripheral logic circuit element having a single-layer gate electrode (9a, 9b). The drains (12,
14) and a method of manufacturing a semiconductor memory device in which contact holes (31 to 35) of sources (11, 13, 15) are formed in an interlayer insulating film (16) by photolithography etching, the mask dimension (B) is changed to the mask dimension ( A) Using a larger mask (17), removing the photoresist (18) on portions where the contact holes (31 to 35) are to be formed, and forming the contact holes (31 to 35). .

【0010】このように、不揮発性メモリ素子上のマス
ク寸法(B)を周辺ロジック回路素子上のマスク寸法
(A)より大きくすることにより、現像処理において十
分にフォトレジスト(18)を解像することができる。
これにより、半導体記憶装置の不揮発性メモリ素子のゲ
ートに多層のゲート電極(7、9c)を使用するときに
も、各素子の上に形成された層間絶縁膜(16)に形成
するコンタクトホール(31〜35)を同じ大きさに形
成できる。
As described above, by making the mask size (B) on the non-volatile memory element larger than the mask size (A) on the peripheral logic circuit element, the photoresist (18) can be sufficiently resolved in the developing process. be able to.
Thus, even when a multi-layer gate electrode (7, 9c) is used as a gate of a nonvolatile memory element of a semiconductor memory device, a contact hole (7) formed in an interlayer insulating film (16) formed on each element. 31 to 35) can be formed in the same size.

【0011】また、不揮発性メモリ素子のゲートに2層
のゲート電極(7、9c)を用いた場合において、コン
タクトホール(31〜35)のコンタクト寸法C、Dが
同一の大きさに形成されるときの周辺ロジック回路素子
上のマスク寸法(A)と不揮発性メモリ素子上のマスク
寸法(B)の関係を図4に示す。本図に示すように、2
層のゲート電極(7、9c)を用いた場合には、マスク
寸法(A)、(B)が約0.73μm未満になると、不
揮発性メモリ素子上のマスク寸法(B)を周辺ロジック
回路素子上のマスク寸法(A)より大きくしなければコ
ンタクトホール(31〜35)のコンタクト寸法C、D
が同じ大きさに形成されない。なお、コンタクトホール
(31〜35)を形成するために用いられるフォトレジ
スト(18)の厚さはほぼ決まっているため、フォトレ
ジスト(18)の厚さに依存せず、図4に示す周辺ロジ
ック回路素子上のマスク寸法(A)と不揮発性メモリ素
子上のマスク寸法(B)の関係がいえる。
When two layers of gate electrodes (7, 9c) are used for the gate of the nonvolatile memory element, the contact dimensions C and D of the contact holes (31 to 35) are formed to be the same. FIG. 4 shows the relationship between the mask dimension (A) on the peripheral logic circuit element and the mask dimension (B) on the nonvolatile memory element. As shown in FIG.
In the case where the gate electrodes (7, 9c) of the layers are used, when the mask dimensions (A) and (B) are smaller than about 0.73 μm, the mask dimensions (B) on the nonvolatile memory element are changed to the peripheral logic circuit elements. The contact dimensions C and D of the contact holes (31 to 35) must be larger than the above mask dimensions (A).
Are not formed to the same size. Since the thickness of the photoresist (18) used for forming the contact holes (31 to 35) is almost fixed, the thickness of the peripheral logic shown in FIG. 4 does not depend on the thickness of the photoresist (18). The relationship between the mask dimension (A) on the circuit element and the mask dimension (B) on the nonvolatile memory element can be said.

【0012】これに基づき、請求項2に記載の発明にお
いては不揮発性メモリ素子のゲートに2層のゲート電極
(7、9c)を用いた場合において、マスク寸法(A、
B)が約0.73μm未満のときに、不揮発性メモリ素
子上のマスク寸法(B)が周辺ロジック回路素子上のマ
スク寸法(A)より大きいマスク(17)を用いて、コ
ンタクトホール(31〜35)を形成する部分の上のフ
ォトレジスト(18)を除去し、コンタクトホール(3
1〜35)を形成することを特徴とする。
Based on this, in the invention according to the second aspect, when two layers of gate electrodes (7, 9c) are used for the gate of the nonvolatile memory element, the mask dimensions (A,
When B) is smaller than about 0.73 μm, the contact holes (31 to 31) are formed using a mask (17) in which the mask size (B) on the nonvolatile memory element is larger than the mask size (A) on the peripheral logic circuit element. The photoresist (18) on the part where 35) is to be formed is removed, and the contact hole (3) is removed.
1 to 35).

【0013】これにより、不揮発性メモリ素子のゲート
に2層のゲート電極(7、9c)を用いた場合におい
て、請求項1と同様に層間絶縁膜(16)に同じ大きさ
のコンタクトホール(31〜35)を形成することがで
きる。
According to this, when two layers of gate electrodes (7, 9c) are used for the gate of the nonvolatile memory element, the contact holes (31) of the same size are formed in the interlayer insulating film (16) as in the first aspect. To 35) can be formed.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図1は本発明の一実施形態における
半導体記憶装置の製造途中の部分断面図である。なお、
図では層間絶縁膜16にコンタクトホール31〜35を
形成した後の半導体記憶装置の断面としている。図に示
す半導体記憶装置は図面左側の周辺ロジック回路部Lと
右側の不揮発性メモリ部Mを有している。シリコン基板
1の表面にはN型ウェル拡散層2及びP型ウェル拡散層
3が形成されている。そして、N型ウェル拡散層2の上
部には周辺ロジック回路部Lの一部を構成するPチャネ
ルMOSトランジスタ(周辺ロジック回路素子)が形成
されている。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention during manufacture. In addition,
The figure shows a cross section of the semiconductor memory device after contact holes 31 to 35 are formed in the interlayer insulating film 16. The semiconductor memory device shown in the figure has a peripheral logic circuit section L on the left side of the drawing and a nonvolatile memory section M on the right side. An N-type well diffusion layer 2 and a P-type well diffusion layer 3 are formed on the surface of a silicon substrate 1. Above the N-type well diffusion layer 2, a P-channel MOS transistor (peripheral logic circuit element) constituting a part of the peripheral logic circuit portion L is formed.

【0015】このPチャネルMOSトランジスタのドレ
インとなるP+ 型ドレイン拡散層14と、ソースとなる
+ 型ソース拡散層15がN型ウェル拡散層2の表層部
に形成されている。そしてP+ 型ドレイン拡散層14と
+ 型ソース拡散層15の上にはゲート酸化膜6aが形
成されており、このゲート酸化膜6aの上にPチャネル
MOSトランジスタのゲートとなるポリシリコン層9a
が形成されている。
A P + -type drain diffusion layer 14 serving as a drain of the P-channel MOS transistor and a P + -type source diffusion layer 15 serving as a source are formed in the surface of the N-type well diffusion layer 2. A gate oxide film 6a is formed on P + -type drain diffusion layer 14 and P + -type source diffusion layer 15, and a polysilicon layer 9a serving as a gate of a P-channel MOS transistor is formed on gate oxide film 6a.
Are formed.

【0016】P型ウェル拡散層3の上には周辺ロジック
回路部Lの一部を構成するNチャネルMOSトランジス
タ(周辺ロジック回路素子)と、不揮発性メモリ部Mを
構成する不揮発性メモリ素子が形成されている。このN
チャネルMOSトランジスタのドレインとなるN+ 型ド
レイン拡散層12と、ソースとなるN+ 型ソース拡散層
13がP型ウェル拡散層3の表層部に形成されている。
そして、N+ 型ドレイン拡散層12とN+ 型ソース拡散
層13の上にはゲート酸化膜6bが形成されており、こ
のゲート酸化膜6bの上にNチャネルMOSトランジス
タのゲートとなるポリシリコン層9bが形成されてい
る。
On the P-type well diffusion layer 3, an N-channel MOS transistor (peripheral logic circuit element) constituting a part of the peripheral logic circuit section L and a nonvolatile memory element constituting the nonvolatile memory section M are formed. Have been. This N
An N + -type drain diffusion layer 12 serving as a drain of the channel MOS transistor and an N + -type source diffusion layer 13 serving as a source are formed in a surface portion of the P-type well diffusion layer 3.
A gate oxide film 6b is formed on N + -type drain diffusion layer 12 and N + -type source diffusion layer 13, and a polysilicon layer serving as a gate of an N-channel MOS transistor is formed on gate oxide film 6b. 9b is formed.

【0017】また、不揮発性メモリ素子のドレインとな
るN+ 型ドレイン拡散層10と、ソースとなるN+ 型ソ
ース拡散層11がP型ウェル拡散層3の表層部に形成さ
れている。そして、N+ 型ドレイン拡散層10とN+
ソース拡散層11の上にはゲート酸化膜5が形成されて
おり、このゲート酸化膜5の上に不揮発性メモリ素子の
ゲート電極7、9cとなるポリシリコン層が層間絶縁膜
8を挟んだ二層構造にて形成されている。
An N + -type drain diffusion layer 10 serving as a drain of the nonvolatile memory element and an N + -type source diffusion layer 11 serving as a source are formed in the surface layer of the P-type well diffusion layer 3. A gate oxide film 5 is formed on the N + -type drain diffusion layer 10 and the N + -type source diffusion layer 11, and the gate electrodes 7 and 9c of the nonvolatile memory element are formed on the gate oxide film 5. Is formed in a two-layer structure with an interlayer insulating film 8 interposed therebetween.

【0018】また、N型ウェル拡散層2及びP型ウェル
拡散層3の表面のうち、前述のPチャネルMOSトラン
ジスタ、NチャネルMOSトランジスタ、不揮発性メモ
リ素子それぞれの素子の間には、これらの素子を分離す
るため素子分離用絶縁膜4が形成されている。そして、
PチャネルMOSトランジスタ、NチャネルMOSトラ
ンジスタ、不揮発性メモリ素子及び素子分離用絶縁膜4
の上面全面に層間絶縁膜16が形成されている。この層
間絶縁膜16にはN+ 型ソース拡散層11、N+ 型ドレ
イン拡散層12、N+ 型ソース拡散層13、P+ 型ドレ
イン拡散層14、P+ 型ソース拡散層15と電気的導通
を取るためのコンタクトホール31〜35が形成されて
いる。
On the surfaces of the N-type well diffusion layer 2 and the P-type well diffusion layer 3, these elements are located between the P-channel MOS transistor, the N-channel MOS transistor, and the nonvolatile memory element. An element isolation insulating film 4 is formed in order to isolate this. And
P-channel MOS transistor, N-channel MOS transistor, nonvolatile memory element, and element isolation insulating film 4
An interlayer insulating film 16 is formed on the entire upper surface of the substrate. The interlayer insulating film 16 is electrically connected to the N + type source diffusion layer 11, the N + type drain diffusion layer 12, the N + type source diffusion layer 13, the P + type drain diffusion layer 14, and the P + type source diffusion layer 15. Contact holes 31 to 35 are formed.

【0019】なお、図示していないが層間絶縁膜16に
はゲート電極9a〜9cと電気的導通を取るためのコン
タクトホールが形成され、これらのコンタクトホールに
はアルミ配線が延設されている。そして、その上面に層
間絶縁膜が形成され、この層間絶縁膜に前記アルミ配線
と電気的導通を取るためのビアホールが形成されてい
る。このビアホールにはアルミ配線が延設され、この上
面全面に層間絶縁膜が形成されている。このようにして
半導体記憶装置が最終的に構成される。
Although not shown, contact holes for establishing electrical continuity with the gate electrodes 9a to 9c are formed in the interlayer insulating film 16, and aluminum wirings extend into these contact holes. Then, an interlayer insulating film is formed on the upper surface, and a via hole for establishing electrical conduction with the aluminum wiring is formed in the interlayer insulating film. An aluminum wiring extends in the via hole, and an interlayer insulating film is formed on the entire upper surface. Thus, the semiconductor memory device is finally configured.

【0020】次に、図1に示す半導体記憶装置の形成方
法について説明する。まず、P型シリコン基板1をウェ
ットO2 雰囲気で酸化し、約1000Åのシリコン酸化
膜を形成し、次に、N型ウェル及びP型ウェルとなる領
域にリン、ボロンをそれぞれイオン注入する。その後、
熱処理してN型ウェル拡散層2とP型ウェル拡散層3を
形成する。
Next, a method of forming the semiconductor memory device shown in FIG. 1 will be described. First, the P-type silicon substrate 1 is oxidized in a wet O 2 atmosphere to form a silicon oxide film of about 1000 ° C. Then, phosphorus and boron are ion-implanted into regions to be N-type wells and P-type wells. afterwards,
Heat treatment forms N-type well diffusion layer 2 and P-type well diffusion layer 3.

【0021】この後シリコン酸化膜をフッ酸により除去
し、再度酸化を行って約400Åのシリコン酸化膜を形
成し、次いでCVD法によりシリコン窒化膜を約150
0Å形成する。そして、フォトリソグラフィエッチング
を行い、素子分離領域となる部分の前記シリコン窒化膜
及びシリコン酸化膜を除去し、ウェットO2 雰囲気で酸
化を行うとこの除去した部分に酸化膜が成長し、素子分
離用酸化膜4が約9000Å形成される。
Thereafter, the silicon oxide film is removed with hydrofluoric acid, and oxidized again to form a silicon oxide film of about 400 ° C., and then a silicon nitride film of about 150 ° C. is formed by CVD.
0 ° is formed. Then, photolithography etching is performed to remove the silicon nitride film and the silicon oxide film in a portion to be an element isolation region. When oxidation is performed in a wet O 2 atmosphere, an oxide film grows in the removed portion, and an element isolation region is formed. Oxide film 4 is formed at about 9000 °.

【0022】次に、加熱したリン酸で上記したシリコン
窒化膜を除去し、フッ酸により上記したシリコン酸化膜
を除去する。その後、ウェットO2 雰囲気で酸化を行い
不揮発性メモリ素子のゲート酸化膜5となる70〜30
0Åの酸化膜を全面に形成する。そして、CVD法によ
り第1の多結晶シリコン膜(ポリシリコン膜)を約20
00Å形成した後、フォトリソグラフィエッチングによ
り不揮発性メモリ部M以外の第1層の多結晶シリコン膜
を除去し、不揮発性メモリ部Mの第1の多結晶シリコン
膜を残す。その後、フッ酸により不揮発性メモリ部M以
外の能動領域における酸化膜5を除去する。
Next, the above-mentioned silicon nitride film is removed with heated phosphoric acid, and the above-mentioned silicon oxide film is removed with hydrofluoric acid. Thereafter, oxidation is performed in a wet O 2 atmosphere to form a gate oxide film 5 of the nonvolatile memory element 70 to 30.
An oxide film of 0 ° is formed on the entire surface. Then, the first polycrystalline silicon film (polysilicon film) is
After the formation, the first polycrystalline silicon film other than the non-volatile memory portion M is removed by photolithography etching to leave the first polycrystalline silicon film of the non-volatile memory portion M. Thereafter, the oxide film 5 in the active region other than the nonvolatile memory unit M is removed with hydrofluoric acid.

【0023】さらに、ドライO2 雰囲気で酸化を行い、
150〜200Åの周辺ロジック回路部LのMOSトラ
ンジスタのゲート酸化膜6a、6b及び250〜350
Åの層間酸化膜8を同時に形成する。そして、CVD法
により第2の多結晶シリコン膜を約4000Å形成す
る。その後、フォトリソグラフィにより不揮発性メモリ
素子のゲートをパターンニングし、不揮発性メモリ部M
における第2の多結晶シリコン膜、層間酸化膜8、第1
の多結晶シリコン膜を同時にドライエッチングにより除
去する。これにより、不揮発性メモリ素子のコントロー
ルゲートになるゲート電極9c、フローティングゲート
となるゲート電極7が形成される。
Further, oxidation is performed in a dry O 2 atmosphere,
Gate oxide films 6a, 6b and 250-350 of MOS transistors of peripheral logic circuit portion L of 150-200 °
The interlayer oxide film 8 is formed at the same time. Then, a second polycrystalline silicon film is formed at a thickness of about 4000 ° by the CVD method. Thereafter, the gate of the nonvolatile memory element is patterned by photolithography, and the nonvolatile memory M
Of the second polycrystalline silicon film, the interlayer oxide film 8 and the first
Is simultaneously removed by dry etching. Thus, a gate electrode 9c serving as a control gate and a gate electrode 7 serving as a floating gate of the nonvolatile memory element are formed.

【0024】次に、周辺ロジック回路部L上に形成され
た第2の多結晶シリコン膜のうちの不要部分をフォトリ
ソグラフィエッチングにより除去し、周辺ロジック回路
部LのMOSトランジスタのゲート電極9a、9bを形
成する。そして、フォトリソグラフィにより不揮発性メ
モリ素子のドレインとソースに選択的にN型不純物As
(砒素)をイオン注入する。その後、N2 雰囲気で熱処
理し、不揮発性メモリ素子のドレイン拡散層10、ソー
ス拡散層11を形成する。
Next, unnecessary portions of the second polycrystalline silicon film formed on the peripheral logic circuit portion L are removed by photolithography etching, and gate electrodes 9a and 9b of MOS transistors in the peripheral logic circuit portion L are removed. To form Then, the N-type impurity As is selectively applied to the drain and the source of the nonvolatile memory element by photolithography.
(Arsenic) is ion-implanted. Thereafter, heat treatment is performed in an N 2 atmosphere to form a drain diffusion layer 10 and a source diffusion layer 11 of the nonvolatile memory element.

【0025】そして、フォトリソグラフィにより周辺ロ
ジック回路部LにおけるNチャネルトランジスタのドレ
インとソースに選択的にN型不純物Asをイオン注入
し、Pチャネルトランジスタにおけるドレインとソース
に選択的にP型不純物B(ボロン)をイオン注入する。
この後、CVD法により層間絶縁膜(BPSG膜)16
を約7000Å形成する。そして、N2 雰囲気で熱処理
し、周辺ロジック回路部Nチャネルトランジスタのドレ
イン拡散層12、ソース拡散層13及び周辺ロジック回
路部のPチャネルトランジスタのドレイン拡散層14、
ソース拡散層15を形成する。
Then, an N-type impurity As is selectively ion-implanted into the drain and source of the N-channel transistor in the peripheral logic circuit portion L by photolithography, and a P-type impurity B (selectively) is selectively implanted into the drain and source of the P-channel transistor. Boron) is ion-implanted.
Thereafter, an interlayer insulating film (BPSG film) 16 is formed by CVD.
Is formed at about 7000 °. Then, heat treatment is performed in an N 2 atmosphere to form a drain diffusion layer 12 and a source diffusion layer 13 of the N-channel transistor in the peripheral logic circuit portion and a drain diffusion layer 14 of a P-channel transistor in the peripheral logic circuit portion.
The source diffusion layer 15 is formed.

【0026】次に、フォトリソグラフィ、エッチングに
より層間絶縁膜16の所定部分を除去しコンタクトホー
ル31〜35を形成する。フォトリソグラフィ工程で
は、まず図2のようにフォトレジスト18を形成する。
そして、図3のように所定部分に穴が空いたマスク17
をフォトレジスト18の上に配置し、光露光によりフォ
トレジスト18の所定部分を解像する。
Next, predetermined portions of the interlayer insulating film 16 are removed by photolithography and etching to form contact holes 31 to 35. In the photolithography step, first, a photoresist 18 is formed as shown in FIG.
Then, a mask 17 having a hole in a predetermined portion as shown in FIG.
Is disposed on the photoresist 18 and a predetermined portion of the photoresist 18 is resolved by light exposure.

【0027】このマスク17を、本例では図3のように
不揮発性メモリ部Mのマスク寸法Bが周辺ロジック回路
部Lのマスク寸法Aより大きいものにしている。具体的
には、マスク寸法Aを0.65μm、マスク寸法Bはマ
スク寸法Aより0.05〜0.1μm大きな寸法にして
いる。なお、本例の場合、マスク17の光透過部におけ
る平面形状は正方形であり、マスク寸法はその一辺の長
さで定義される。
In this embodiment, the mask size B of the nonvolatile memory M is larger than the mask size A of the peripheral logic circuit L as shown in FIG. Specifically, the mask size A is set to 0.65 μm, and the mask size B is set to a size larger than the mask size A by 0.05 to 0.1 μm. In the case of this example, the plane shape of the light transmitting portion of the mask 17 is a square, and the mask dimension is defined by the length of one side.

【0028】不揮発性メモリ素子のゲートに2層のゲー
ト電極(7、9c)を用いた場合において、コンタクト
ホール(31〜35)のコンタクト寸法C、Dが同一の
大きさに形成されるときの周辺ロジック回路素子上のマ
スク寸法(A)と不揮発性メモリ素子上のマスク寸法
(B)の関係を図4に示す。図に示すようにマスク寸法
A、Bが約0.73μm以上のときはマスク寸法Aとマ
スク寸法Bとの大きさが1:1のときにコンタクトホー
ル31〜35を形成すればコンタクト寸法Cとコンタク
ト寸法Dが同じ大きさになる。
When two layers of gate electrodes (7, 9c) are used for the gate of the nonvolatile memory element, the contact dimensions C and D of the contact holes (31 to 35) are formed to be the same. FIG. 4 shows the relationship between the mask dimension (A) on the peripheral logic circuit element and the mask dimension (B) on the nonvolatile memory element. As shown in the drawing, when the mask dimensions A and B are about 0.73 μm or more, the contact dimensions C and C are obtained by forming the contact holes 31 to 35 when the mask dimension A and the mask dimension B are 1: 1. The contact dimension D becomes the same size.

【0029】しかし、マスク寸法A、Bが約0.73μ
m未満になるとマスク寸法Aとマスク寸法Bとの大きさ
が1:1ではコンタクトホール31〜35形成後のコン
タクト寸法C、Dが同じ大きさにならない。図4に示す
ように、マスク寸法Bの大きさがマスク寸法Aよりも所
定寸法大きければコンタクト寸法C、Dを同じ大きさで
形成することができる。
However, the mask dimensions A and B are about 0.73 μm.
If it is less than m, the contact dimensions C and D after forming the contact holes 31 to 35 will not be the same if the mask dimension A and the mask dimension B are 1: 1. As shown in FIG. 4, if the mask dimension B is larger than the mask dimension A by a predetermined dimension, the contact dimensions C and D can be formed in the same size.

【0030】従って、本図に示すようにマスク寸法Aが
0.65μmのときにはマスク寸法Bはそれより0.0
5〜0.1μm大きな寸法、例えば0.705μm程度
であればコンタクトホール31〜35を同一の大きさに
形成することができる。ただし、本例においても従来と
同様に、周辺ロジック回路部Lの方にフォーカスを合わ
せているため、不揮発性メモリ部Mの方のフォーカスは
合っていない。しかし、このために解像がしにくくなっ
ていてもマスク寸法Bの大きさが大きいため、その後形
成するコンタクトホール31の大きさがコンタクトホー
ル32〜35の大きさと同一になる程度のフォトレジス
ト18を除去することができる。
Therefore, when the mask size A is 0.65 μm as shown in FIG.
If the dimension is larger by 5 to 0.1 μm, for example, about 0.705 μm, the contact holes 31 to 35 can be formed in the same size. However, also in this example, as in the related art, the focus is on the peripheral logic circuit section L, and thus the non-volatile memory section M is not on focus. However, since the mask dimension B is large even if the resolution is difficult to achieve, the size of the photoresist 18 formed afterward is such that the size of the contact hole 31 formed thereafter is the same as the size of the contact holes 32-35. Can be removed.

【0031】このように、周辺ロジック回路部Lと不揮
発性メモリ部Mのコンタクトホール31〜35を同一の
大きさに形成することができるため、周辺ロジック回路
部Lと不揮発性メモリ部Mのコンタクト抵抗を同じにす
ることができる。また、不揮発性メモリ部Mのコンタク
トホール31も十分に形成されるので導通不良に対し、
周辺ロジック回路部Lと同様のマージンを得ることがで
きる。さらに、半導体記憶装置に形成する各素子の微細
化が進んでも同様の効果がある。
As described above, since the contact holes 31 to 35 of the peripheral logic circuit portion L and the nonvolatile memory portion M can be formed in the same size, the contact holes of the peripheral logic circuit portion L and the nonvolatile memory portion M can be formed. The resistance can be the same. In addition, since the contact hole 31 of the nonvolatile memory portion M is also sufficiently formed,
A margin similar to that of the peripheral logic circuit section L can be obtained. Further, the same effect can be obtained even if each element formed in the semiconductor memory device is miniaturized.

【0032】なお、このコンタクトホール31〜35と
同時にゲート電極9a〜9cと電気的導通を取るための
コンタクトホールも形成する。その後、これらのコンタ
クトホールにアルミ配線をパターニング形成する。そし
て、さらにこの上面に層間絶縁膜を形成し、この層間絶
縁膜に前記アルミ配線と電気的導通を取るためのビアホ
ールを形成する。このビアホールにアルミ配線をパター
ニング形成したのち上面全面に層間絶縁膜を形成し、半
導体記憶装置は完成する。
At the same time as the contact holes 31 to 35, contact holes for establishing electrical continuity with the gate electrodes 9a to 9c are also formed. After that, aluminum wiring is patterned and formed in these contact holes. Then, an interlayer insulating film is further formed on the upper surface, and a via hole for establishing electrical conduction with the aluminum wiring is formed in the interlayer insulating film. After patterning and forming an aluminum wiring in this via hole, an interlayer insulating film is formed on the entire upper surface, and the semiconductor memory device is completed.

【0033】なお、コントロールゲートになる多結晶シ
リコン膜で形成されたゲート電極9a〜9cの上にチタ
ン、モリブデン、タングステン等の高融点金属膜を形成
した高融点金属ポリサイド膜又は高融点金属シリコンサ
イド膜をゲート抵抗の減少のために形成することもでき
る。また、本例では第1層多結晶シリコン膜と第2層多
結晶シリコン膜の間の層間膜に熱酸化膜を使用したが、
ONO膜(酸化膜、窒化膜、酸化膜)を使用しても良
い。
A refractory metal polycide film or a refractory metal silicon side in which a refractory metal film of titanium, molybdenum, tungsten or the like is formed on gate electrodes 9a to 9c formed of a polycrystalline silicon film serving as a control gate. Films can also be formed to reduce gate resistance. Further, in this example, a thermal oxide film was used as an interlayer film between the first layer polycrystalline silicon film and the second layer polycrystalline silicon film.
An ONO film (oxide film, nitride film, oxide film) may be used.

【0034】また、本例では不揮発性メモリ部Mのゲー
トに2層結晶シリコンゲート構造を用いたが3層以上の
多層結晶シリコンゲート構造を用いても良い。
In the present embodiment, a two-layer crystal silicon gate structure is used for the gate of the nonvolatile memory section M, but a multi-layer crystal silicon gate structure having three or more layers may be used.

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

【図1】本発明の一実施形態における半導体記憶装置で
あってコンタクトホール31〜35形成後の部分断面図
である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention after forming contact holes 31 to 35;

【図2】図2においてフォトレジスト18の所定部分を
露光により除去し、フォトレジスト18の所定部分を露
光により除去したときの断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view when a predetermined portion of the photoresist 18 is removed by exposure and a predetermined portion of the photoresist 18 is removed by exposure in FIG.

【図3】フォトリソグラフィ工程においてマスク17を
フォトレジスト18上に配置したときの断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view when a mask 17 is arranged on a photoresist 18 in a photolithography process.

【図4】形成されるコンタクトホール31〜35の大き
さが同一になるときのマスク寸法Aとマスク寸法Bの大
きさを示した相関図である。
FIG. 4 is a correlation diagram showing a mask dimension A and a mask dimension B when the contact holes 31 to 35 to be formed have the same size.

【図5】従来におけるコンタクトホール31〜35形成
後の断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view after formation of conventional contact holes 31-35.

【図6】従来においてフォトレジスト18の上にマスク
17を配置し、フォトレジスト18の所定部分を露光に
より除去したときの断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view when a mask 17 is conventionally arranged on a photoresist 18 and a predetermined portion of the photoresist 18 is removed by exposure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

M…不揮発性メモリ素子部、L…周辺ロジック回路部、
1…半導体基板、7…ゲート電極、9a…ゲート電極、
9b、9c…周辺ロジック部におけるゲート電極、16
…層間絶縁膜(BPSG膜)、17…マスク、18…フ
ォトレジスト。
M: nonvolatile memory element unit, L: peripheral logic circuit unit,
1 ... semiconductor substrate, 7 ... gate electrode, 9a ... gate electrode,
9b, 9c... Gate electrodes in the peripheral logic section, 16
... interlayer insulating film (BPSG film), 17 ... mask, 18 ... photoresist.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板(1)に、多層のゲート電極
(7、9c)を有する不揮発性メモリ素子と単層のゲー
ト電極(9a、9b)を有する周辺ロジック回路素子を
形成する工程と、 前記不揮発性メモリ素子及び周辺ロジック回路素子の上
に層間絶縁膜(16)を形成する工程と、 前記層間絶縁膜(16)に、前記不揮発性メモリ素子及
び周辺ロジック回路素子それぞれの電極と電気的導通を
取るためのコンタクトホール(31〜35)を形成する
工程とを備えて、半導体記憶装置を製造する方法におい
て、 前記コンタクトホール(31〜35)を形成する工程
は、 前記層間絶縁膜(16)の上面にフォトレジスト(1
8)を形成する工程と、 前記フォトレジスト(18)の上に、前記不揮発性メモ
リ素子上のマスク寸法(B)が前記周辺ロジック回路素
子の上のマスク寸法(A)より大きいマスク(17)を
配置して、前記コンタクトホール(31〜35)を形成
する部分の上の前記フォトレジスト(18)をエッチン
グする工程とを有し、この工程により形成されたフォト
レジスト(18)を用いて前記コンタクトホール(31
〜35)を形成することを特徴とする半導体記憶装置の
製造方法。
Forming a nonvolatile memory element having a multi-layered gate electrode and a peripheral logic circuit element having a single-layered gate electrode on a semiconductor substrate; Forming an interlayer insulating film (16) on the nonvolatile memory element and the peripheral logic circuit element; and electrically connecting the electrodes of the nonvolatile memory element and the peripheral logic circuit element to the interlayer insulating film (16). Forming a contact hole (31-35) for establishing electrical continuity, wherein the step of forming the contact hole (31-35) comprises: ) Photoresist (1)
8) forming a mask (17) on the photoresist (18), wherein a mask dimension (B) on the nonvolatile memory element is larger than a mask dimension (A) on the peripheral logic circuit element. And etching the photoresist (18) on portions where the contact holes (31-35) are to be formed, and using the photoresist (18) formed by this process to etch the photoresist (18). Contact hole (31
To 35). A method for manufacturing a semiconductor memory device, comprising:
【請求項2】 半導体基板(1)に、2層のゲート電極
(7、9c)を有する不揮発性メモリ素子と単層構造の
ゲート電極(9a、9b)を有する周辺ロジック回路素
子とを形成する工程と、 前記不揮発性メモリ素子及び周辺ロジック回路素子の上
に層間絶縁膜(16)を形成する工程と、 前記層間絶縁膜(16)に前記不揮発性メモリ素子及び
周辺ロジック回路素子それぞれの電極と電気的導通を取
るためのコンタクトホール(31〜35)を形成する工
程とを備えて、半導体記憶装置を製造する方法におい
て、 前記コンタクトホール(31〜35)を形成する工程
は、 前記層間絶縁膜(16)の上にフォトレジスト(18)
を形成する工程と、 前記フォトレジスト(18)の上に、前記不揮発性メモ
リ素子上のマスク寸法(B)及び前記周辺ロジック回路
素子上のマスク寸法(A)が約0.73μm未満のと
き、マスク寸法(B)がマスク寸法(A)より大きいマ
スク(17)を配置し、前記コンタクトホール(31〜
35)を形成する部分の上の前記フォトレジスト(1
8)をエッチングする工程とを有し、この工程により形
成されたフォトレジスト(18)を用いて前記コンタク
トホール(31〜35)を形成することを特徴とする半
導体記憶装置の製造方法。
2. A non-volatile memory element having two-layer gate electrodes (7, 9c) and a peripheral logic circuit element having single-layer gate electrodes (9a, 9b) are formed on a semiconductor substrate (1). Forming an interlayer insulating film (16) on the nonvolatile memory element and the peripheral logic circuit element; and forming an electrode of the nonvolatile memory element and the peripheral logic circuit element on the interlayer insulating film (16). Forming a contact hole (31-35) for establishing electrical continuity, wherein the step of forming the contact hole (31-35) comprises: Photo resist (18) on (16)
Forming a mask dimension (B) on the nonvolatile memory element and a mask dimension (A) on the peripheral logic circuit element less than about 0.73 μm on the photoresist (18); A mask (17) having a mask dimension (B) larger than the mask dimension (A) is arranged, and the contact holes (31 to 31) are arranged.
35) on the portion where the photoresist (1) is to be formed.
8) a step of etching, and forming the contact holes (31 to 35) using the photoresist (18) formed in this step.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100546496B1 (en) * 2001-07-13 2006-01-26 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 Nonvolatile semiconductor memory device and manufacturing method thereof

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