JPH11265987A - 不揮発性メモリ及びその製造方法 - Google Patents
不揮発性メモリ及びその製造方法Info
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- Y10S438/981—Utilizing varying dielectric thickness
Abstract
膜106を例えば低電圧用トランジスタ等の周辺回路のゲ
ート酸化膜に用い、かつ当該周辺回路の第1のポリシリ
コン膜107上に直接シリサイド膜112を生成でき、シリサ
イド膜112の自然酸化膜還元作用でより安定な電極内電
気接続が可能とする。 【解決手段】 本発明は、メモリセル周辺にメモリセル
と同工程にて第1のゲート酸化膜106、第1のポリシリ
コン膜107、IPD絶縁膜109、第2のポリシリコン膜111と
を順次形成し、第2のポリシリコン膜111とIPD絶縁膜10
9とをレジスト201を用いて選択的に除去し、その直上に
シリサイド膜112を形成する。そして、当該周辺回路を
第1のゲート酸化膜106、第1のポリシリコン膜107、シ
リサイド膜112からなる構造とする。
Description
可能な不揮発性メモリとDRAMあるいはLogic IC等他素子
との混載素子に関するものである。
ールゲートを有するフラッシュメモリ等の不揮発性メモ
リでは、フローティングゲート下のゲート酸化膜(以下
第1のゲート酸化膜)をメモリセルトランジスタのゲー
ト酸化膜として用い、当該第1のゲート酸化膜に高電圧
を印加してCHE(Channel Hot Electron)電流やFN(Fowler
-Nordheim)トンネル電流によりフローティングゲート中
に電荷を出し入れしてメモリセルトランジスタのしきい
値を変化させ情報を記憶する。
施するためにその第1のゲート酸化膜は例えば100Åとい
った薄い膜厚であることが要求される。 しかし、た
とえ100Åといった薄いゲート酸化膜厚をメモリセルの
フローティングゲート下に用いたとしてもコントロール
ゲートとフローティングゲートの容量カップリング比が
0.7程度であると仮定すると書き換えに必要な電圧は10V
以上となり、周辺トランジスタに第1のゲート酸化膜を
そのまま用いると酸化膜に印加される電界は10MV/cmと
なり酸化膜の信頼性を確保できない。 そのため、通
常第1のゲート酸化膜より厚いゲート酸化膜を周辺トラ
ンジスタに適用する。 具体的には、200Å程度の
ゲート酸化膜を持ち、メモリセルトランジスタのコント
ロールゲートと同じ材料を電極とする周辺トランジスタ
とする製造方法が一般的である。
について図4、図5を用いて詳細に説明する。 先ず
P型Si基板101の周辺回路部分の所定の領域にNウェル10
2、Pウェル103を形成しメモリセルとなる部分にPウェル
を形成する。その後、LOCOS法などにより素子分離105を
形成する。次に、メモリセルのVtを調整するためにイオ
ン注入を行いセルチャネル部分104の濃度調整を行う
(図5ー(a))。そして、全面にメモリセルにおいて
トンネル電流の流れる所となる厚さ約100Åの第1のゲ
ート酸化膜106を熱酸化法で形成する。その後、第1の
ポリシリコン107を1000Å堆積し、リン等の不純物を導
入する(図5ー(b))。
第1ゲート酸化膜を除去すべくホトリソとエッチングを
行う(図5ー(c))。 メモリセルに残したフロー
テングゲートとなる第1ポリシリコン上に例えばONO3
層の絶縁膜からなるIPD(InterPoly Dielectric)109膜を
形成する。その後、周辺回路部分に熱酸化により第2の
ゲート酸化膜110を200Åの厚さで形成する。 しかる
後、周辺回路のゲート電極かつメモリーセルのコントロ
ールゲートとなる第2のポリシリコン膜111を1000Å生成
し、その後第2のポリシリコン膜の抵抗を下げる目的でW
SiやTiSi等のシリサイド膜112を1500Å形成する(図5
ー(d))。 次に、レジスト113をマスクにメモリセ
ル部のシリサイド膜112、第2のポリシリコン膜111、IPD
絶縁膜109、第1のポリシリコン膜を自己整合的に順次エ
ッチングすることによりメモリセルのゲート電極を形成
する。この時周辺回路部分はレジスト113で覆われてい
る(図6ー(e))。
膜、第2ポリシリコン膜をエッチングして周辺回路の電
極を形成する。 この時メモリセル部はレジスト114で覆
われている(図6ー(f))。 次にソースドレイン拡
散層115、116を形成する。 LDD構造が必要ならサイド
ウォール117を形成することもある(図6ー(g))。
次に中間絶縁膜としてBPSG膜118を堆積し、コンタ
クトホールの開口とコンタクトへのメタル119の埋め込
む。さらにアルミ配線120を形成してパッシベーション1
21で表面を保護してウェハプロセスを完了する(図6ー
(h))。
のゲート酸化膜に、上述したように1種類のみを使用す
る場合であった。しかしながら、高耐圧と低電圧用等の
ように異なる厚さのゲート酸化膜を持つトランジスタを
作りたい場合がある。その1つの製造方法として、特開
平6ー177360に開示されるように、上述した従来
例において第2ポリシリコン生成111生成の前に一度ホト
リソを追加して周辺回路部の酸化膜を除去し、レジスト
除去後再度酸化することにより2種類のゲート酸化膜厚
を作成し、その後の電極形成工程へと進める方法があ
る。
ート酸化膜を各々形成せず、メモリセルの第1のポリシ
リコン膜下部の酸化膜、すなわち、上述した第1のゲー
ト酸化膜106を周辺トランジスタのゲート酸化膜に使う
やり方がある。図5ー(a)、(b)において、メモリ
セルの第1のゲート酸化膜を使用する周辺回路をメモリ
セルと同じ構造で形成する。次に 図5ー(c)、
(d)において 周辺回路のIPD膜を部分的に除去する工
程を追加して第1のポリシリコンと第2のポリシリコン
を接続する。その後の工程はメモリセルと同じ構造で形
成する方法がある。。あるいは、周辺回路をメモリセル
と同じ構造で形成し、図7ー(a)の平面図に示すよう
に第1のポリシリコンへのコンタクトホール701と第2の
ポリシリコン111とシリサイド112よりなるいわゆるポリ
サイドへのコンタクト702を互いに例えばメタルで接続
する方法がある。
化が進み低消費電力でかつ高速な動作が周辺トランジス
タに求められるようになり、周辺回路に、低電圧用トラ
ンジスタ、高電圧用トランジスタ等の異なる厚さのゲー
ト酸化膜を用意する事が求められる場合が増えてきた。
特開平6ー177360に開示される方法では、第2ポ
リシリコン膜生成の前に一度ホトリソを追加して周辺回
路部の酸化膜を除去してレジスト除去後再度酸化するこ
とによりメモリセルとは別に2種類のゲート酸化膜厚を
形成する。そのため、工程が増加してしまうという問題
があった。
6を周辺回路に使用する場合において、部分的にIPD膜10
9を除去して第1と第2のポリシリコン膜107、111を接
続する方法は、ポリシリコン同士の電気的接続は間に自
然酸化膜ができやすい事や、電極の高さが高くなるので
レジスト114で200Åの第2酸化膜上のゲート電極をエッ
チングするのと同時に行うとエッチング残りやオーバー
エッチングといった加工上の問題が生じることがあっ
た。
11を図7ー(a)のようにコンタクト701、702を介して
メタル等で接続する方法は、通常の上記のように第1、
第2のポリシリコン膜107、111を接続等をし、第2のポ
リシリコン膜111からコンタクト702をとる図7ー(b)
に比べ、面積が増えてしまうという問題があった。
を解決するために、不揮発性メモリの製造方法におい
て、半導体基板上に第1のゲート酸化膜を形成し、前記
第1のゲート酸化膜上に前記第1の多結晶シリコン膜を
形成し、前記第1の多結晶シリコン膜上に絶縁膜を形成
し、前記絶縁膜上に前記第2の多結晶シリコン膜を形成
し、前記メモリセルの周辺に形成されるトランジスタの
形成予定領域の前記絶縁膜及び前記第2の多結晶シリコ
ン膜を選択的に除去し、前記半導体基板上全面にシリサ
イド層を形成し、前記トランジスタのゲート電極と前記
メモリセルの浮遊ゲート及び制御ゲートを各々パターニ
ングする。
ジスタの領域の第2のゲート電極層及び絶縁膜をレジス
ト用いて選択的に除去した後、レジストをそのままマス
クとしてVtコントロールのためのイオン注入を行う。
工程を図1、図2を用いて詳細に説明する。先ずP型Si
基板101上にNウェル102、Pウェル103、素子分離105、
メモリセルチャネル104の形成を行うのは従来と同様で
ある(図1ー(a))。 同時に、図示しないが、第
1のポリシリコン膜107をゲート電極として用いる周辺
回路(図中の1G NMOS/PMOS)のVtコントロールのために
メモリセルとは別のドーズ量のイオン注入を行ってお
く。 そして、全面にメモリセルにおいてトンネル電
流の流れる所となる約100Åの厚さの第1のゲート酸化
膜106を熱酸化法で形成する。その後、第1のポリシリ
コン107を1000Å堆積し、リン等の不純物を導入する。
次に第2のポリシリコン膜111をゲート電極に用いる周
辺回路(図中の2G NMOS/PMOS)領域の第1のポリシリコン
と第1のゲート酸化膜とを除去する(図1ー(b))。
コン膜107をゲート電極に用いる周辺回路(図中の1G NMO
S/PMOS)領域とに,IPD絶縁膜109を形成する。また、IPD
絶縁膜109形成時に、膜質を良くするために1000℃
近い高温の熱処理をする。その後、基板上全面に第2の
ゲート酸化膜110を200Å生成した後、第2のポリシリコ
ン111を堆積して、リン等の不純物を導入する。 そし
て、第1のポリシリコン膜107をゲート電極に用いる周
辺回路(図中の1G NMOS/PMOS)領域が露出するようにレジ
スト201をパターニングする。その後、レジスト201をマ
スクとして、第1のポリシリコン膜107をゲート電極に
用いる周辺回路(図中の1G NMOS/PMOS)領域の第2のポ
リシリコン111とIPD絶縁膜109とをエッチングして、第
1のポリシリコン107が露出するようにする。
ート電極に用いる周辺回路(図中の2G NMOS/PMOS)領域
およびメモリセル領域では第2のポリシリコン111が、
第1のポリシリコン107をゲート電極に用いる周辺回路
(図中の1G NMOS/PMOS)領域では第1のポリシリコン10
7が、最表面にある状態となる(図1ー(c))。
を生成する(図1ー(d))。 しかる後、レジスト
パターン202をマスクにメモリセル部のシリサイド膜11
2、第2のポリシリコン膜111、IPD絶縁膜109、第1のポ
リシリコン膜107の各膜を自己整合的にエッチングす
る。この時、第2のポリシリコン膜111をゲート電極に
用いる周辺回路(図中の2G NMOS/PMOS)領域、及び第1
のポリシリコン膜107をゲート電極に用いる周辺回路
(図中の1G NMOS/PMOS)領域はレジスト202で覆われて
いる(図2ー(e))。
のポリシリコン膜111をゲート電極に用いる周辺回路
(図中の2G NMOS/PMOS)と、第1のポリシリコン膜107
をゲート電極に用いる周辺回路(図中の1GNMOS/PMOS)
の部分を同時にエッチングして周辺回路のゲート電極を
形成する。 この時、メモリセル領域はレジスト203で
覆われている。また、被エッチング膜は、第2のポリシ
リコン膜111をゲート電極に用いる周辺回路(図中の2G
NMOS/PMOS)部ではシリサイド膜112と第2のポリシリコ
ン膜111であり、第1のポリシリコン膜107をゲート電極
を用いる(図中の1G NMOS/PMOS)部ではシリサイド膜11
2と第1のポリシリコン膜107である(図2ー(f))。
を形成する。 LDD構造が必要ならサイドウォール117
を形成することもある(図2ー(g))。 次に中間
絶縁膜としてBPSG膜118を堆積し、コンタクトホールの
開口とコンタクトへのメタル119の埋め込む。さらに、
アルミ配線120を形成してパッシベーション121で表面を
保護してウェハプロセスを完了する(図2ー(h))。
シリコン膜107をゲート電極に用いる周辺回路(図中の1
G NMOS/PMOS)との拡大図を示す。第1のポリシリコン
膜107をゲート電極に用いる周辺回路(図中の1G NMOS/P
MOS)のゲート酸化膜はは、メモリセルの第1のゲート
酸化膜106を用いている。また、メモリセルにおいては
第2のポリシリコン膜111の直上に、周辺回路(図中の1
G NMOS/PMOS)においては第1のポリシリコン膜107の直
上に、シリサイド膜112が形成されている。すなわち、
メモリセルは、第1のゲート酸化膜106、第1のポリシ
リコン膜107、IPD絶縁膜109、第2のポリシリコン膜11
1、シリサイド膜112の構造となる。また、周辺回路(図
中の1G NMOS/PMOS)は、第1のゲート酸化膜106、第1
のポリシリコン膜107、シリサイド膜112、及びソースド
レインからなる構造となる。なお、周辺回路はLDD構造
となっているが、これに限定されるものではない。
1種類のゲート酸化膜を形成するの比べて、熱酸化工程
を増加させることなく、異なる厚さのゲート酸化膜を形
成できる。また、第1のポリシリコン膜107をゲート電
極に用いる周辺回路(図中の1G NMOS/PMOS)領域の第2
ポリシリコン膜111とIPD絶縁膜109を選択的に除去し、
第1のポリシリコン107上に直接シリサイド膜112を生成
するので、シリサイド膜112の自然酸化膜還元作用でよ
り安定な電極内電気接続が可能となる。
のポリシリコン膜111をゲート電極に用いる周辺回路
(図中の2G NMOS/PMOS)と第1のポリシリコン膜107を
ゲート電極に用いる周辺回路(図中の1G NMOS/PMOS)と
を同時にエッチングする際にも、第1のポリシリコン膜
107と第2のポリシリコン膜111の膜厚を同じくらいとし
ておけばエッチングの過不足が起こる問題も解消され
る。
第1の実施例と重複する箇所については、上述で詳細に
説明したので、ここでは省略する。以下、第1の実施例
と異なる箇所について説明する。
おいて、レジスト201をマスクとして、第2のポリシリ
コン111とIPD絶縁膜109を除去した後、レジスト201をそ
のままマスクとして、第1のポリシリコン膜107をゲー
ト電極に用いる周辺回路(図中の1G NMOS/PMOS)のVtコ
ントロールのためのイオン注入を行う。
ば、Vtコントロールのためのイオン注入を際には、IPD
絶縁膜109形成時の熱処理も完了しておりかつ、第1の
ポリシリコン膜107の1000Å程度の膜厚を通過すればよ
いという比較的低い加速エネルギーを選択できるので、
第1のポリシリコン膜107をゲート電極に用いる周辺回
路(図中の1G NMOS/PMOS)の深さ方向の濃度分布を微細
にコントロールできる。
第1の実施例と重複する箇所については、上述で詳細に
説明したので、ここでは省略する。以下、第1の実施例
と異なる箇所について説明する。
おいて、第1のポリシリコン膜107形成後、第1のポリ
シリコン膜107中のリン濃度を空乏層ができないぎりぎ
りの濃度、例えば2×1020[cm-3]といった低い値
にしておく。次に第2のポリシリコン膜111とIPD絶縁膜
109とをエッチング除去後、レジスト201をマスクとして
低エネルギー、例えば10KeVで第1のポリシリコン
膜107中に不純物濃度を上げるためにリン或いはヒ素を
イオン注入する。
工程で第1のポリシリコン膜107中の不純物濃度を空乏
層のできない程度しておき、IPD絶縁膜109形成時の熱処
理終了後に、第1のポリシリコン膜107中に不純物濃度
を上げるためのイオン注入を行なうので、第1のゲート
酸化膜106に不純物が拡散して膜質を劣化させることが
なく、かつシリサイド膜112に不純物が拡散しても第1
のポリシリコン膜107中に空乏層ができることがない。
また、第2のポリシリコンとIPD絶縁膜109を除去時のレ
ジスト201をそのままマスクとして用いたので、ホトリ
ソ工程の追加の必要はなく、イオン注入工程1回のみの
追加で済む。
する。第1〜3の実施例と重複する箇所は、上述で詳細
に説明しているので、ここでは省略する。第4の実施例
は実施例1〜3をフラッシュメモリとDRAMとの混載のプ
ロセス適用してものである。図4において、第2のポリ
シリコン膜111をゲート電極に用いる、200Å程度の
厚いゲート酸化膜を有する周辺回路(図中の2G NMOS/P
MOS)をフラッシュ用トランジスタとして使用してい
る。また、第1のポリシリコン膜107をゲート電極に用
いる、100Åの薄いゲート酸化膜を有する周辺回路
(図中の1G NMOS)をDRAM用トランジスタとして使用し
ている。
の2G NMOS/PMOS)のゲート電極は、実施例1〜3と同
様工程で第2のポリシリコン膜111とシリサイド膜112と
からなるポリサイド膜で形成される。また、DRAM用トラ
ンジスタ(図中の1G NMOS)のゲート電極は、実施例1
〜3と同様工程で第1ポリシリコン膜107とシリサイド
膜112とかなるポリサイド膜で形成される。
えて、DRAM用トランジスタ(図中の1G NMOS)のソー
ス、ドレイン形成後、DRAMのキャパシタを形成する。キ
ャパシタは図4のようにポリシリコン膜401、絶縁膜40
2、ポリシリコン膜403を順次形成した構造となってい
る。
ッシュメモリ用の高電圧トランジスタとDRAM用の低電圧
トランジスタを同時に形成でき、かつフラッシュメモリ
のメモリセルのIPD絶縁膜109の劣化を招くことなく、そ
れぞれのゲート電極をポリサイド化でき、低抵抗とする
ことができる。
れば、第2ポリシリコン膜111とIPD絶縁膜109とをレジ
スト201を用いて選択的に除去し、メモリセルの第1の
ゲート酸化膜106又は第1のポリシリコン膜107を周辺回
路に用いるようにしたので、周辺回路のゲート酸化膜を
別の工程で形成する必要がなく、かつ第1のポリシリコ
ン膜107上に直接シリサイド膜112を生成でき、シリサイ
ド膜の自然酸化膜還元作用でより安定な電極内電気接続
が可能となる。
クにして第2のポリシリコン膜111とIPD絶縁膜109を除
去した後、レジスト201をそのままマスクとして第1の
ポリシリコン膜107をゲート電極に用いる周辺回路のVt
コントロールのためのイオン注入を行うので、IPD絶縁
膜形成熱処理も完了しておりかつ、第1のポリシリコン
の1000Å程度の膜厚を通過すればよいという比較的低い
加速エネルギーを選択できるので、当該周辺回路領域の
深さ方向の不純物の濃度分布を微細にコントロールでき
る。
である。
Claims (4)
- 【請求項1】 第1の多結晶シリコンよりなる浮遊ゲー
トとシリサイド層が直上に形成された第2の多結晶シリ
コンよりなる制御ゲートよりなる電気的書き込み可能な
メモリセルを有する不揮発性メモリにおいて、 前記シリサイド層が直上に形成された前記第1の多結晶
シリコンよりなるゲート電極を有するトランジスタを周
辺回路に具備することを特徴とする不揮発性メモリ。 - 【請求項2】 第1の多結晶シリコンよりなる浮遊ゲー
トと第2の多結晶シリコンよりなる制御ゲートよりなる
電気的書き込み可能なメモリセルを有する不揮発性メモ
リの製造方法において、半導体基板上に第1のゲート酸
化膜を形成し、前記第1のゲート酸化膜上に前記第1の
多結晶シリコン膜を形成し、前記第1の多結晶シリコン
膜上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜上に前記第2の多結
晶シリコン膜を形成し、 前記メモリセルの周辺に形成されるトランジスタの形成
予定領域の前記絶縁膜及び前記第2の多結晶シリコン膜
を選択的に除去し、前記半導体基板上全面にシリサイド
層を形成し、 前記トランジスタのゲート電極と前記メモリセルの浮遊
ゲート及び制御ゲートを各々パターニングすることを特
徴とする不揮発性メモリの製造方法。 - 【請求項3】 第1の多結晶シリコンよりなる浮遊ゲー
トと第2の多結晶シリコンよりなる制御ゲートよりなる
電気的書き込み可能なメモリセルを有する不揮発性メモ
リの製造方法において、半導体基板上に第1のゲート酸
化膜を形成し、前記第1のゲート酸化膜上に前記第1の
多結晶シリコン膜を形成し、前記第1の多結晶シリコン
膜上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜上に前記第2の多結
晶シリコン膜を形成し、 前記メモリセルの周辺に形成されるトランジスタの形成
予定領域の前記絶縁膜及び前記第2の多結晶シリコン膜
を選択的に除去し、前記トランジスタの形成予定領域に
選択的に不純物を導入し、前記半導体基板上全面にシリ
サイド層を形成し、 前記トランジスタのゲート電極と前記メモリセルの浮遊
ゲート及び制御ゲートを各々パターニングすることを特
徴とする不揮発性メモリの製造方法。 - 【請求項4】 前記トランジスタの形成予定領域に選択
的に低エネルギーで不純物を導入することを特徴とする
請求項3記載の不揮発性メモリの製造方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10281216A JPH11265987A (ja) | 1998-01-16 | 1998-10-02 | 不揮発性メモリ及びその製造方法 |
US09/229,993 US6104059A (en) | 1998-01-16 | 1999-01-14 | Non-volatile memory having a silicide film on memory control gates and peripheral circuit transistor gates |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP10-6485 | 1998-01-16 | ||
JP648598 | 1998-01-16 | ||
JP10281216A JPH11265987A (ja) | 1998-01-16 | 1998-10-02 | 不揮発性メモリ及びその製造方法 |
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JPH11265987A true JPH11265987A (ja) | 1999-09-28 |
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ID=26340643
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP10281216A Abandoned JPH11265987A (ja) | 1998-01-16 | 1998-10-02 | 不揮発性メモリ及びその製造方法 |
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JP (1) | JPH11265987A (ja) |
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