JPS60234372A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS60234372A
JPS60234372A JP59090414A JP9041484A JPS60234372A JP S60234372 A JPS60234372 A JP S60234372A JP 59090414 A JP59090414 A JP 59090414A JP 9041484 A JP9041484 A JP 9041484A JP S60234372 A JPS60234372 A JP S60234372A
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film
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silicon layer
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Seiichi Mori
誠一 森
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に2層のダー
ト電極構造を有するEPROM (EragableP
ROM)に係わる。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
従来、例えば2層のケ゛−ト電極を有するEPROM 
社、第1図(a)〜(c)に示すように製造されている
まず、例えばP型のシリコン基板1の表面に素子分離領
域2を形成し、更にこの素子分離領域2で囲まれた基板
lの島領域3にダート絶縁膜4を形成した抜、全面に第
1の多結晶シリコン層5を形成した(第1図(a)図示
)。つづいて、この多結晶シリコン層5をパターニング
して浮遊ダート電極6を形成した後、これを酸化して薄
い第2のダートP縁膜7を形成する(第1図(b)図示
)。しかる後、全面に第2の多結晶シリコン層を形成し
、ツクターニングして制御f−)電極8を形成する。以
下、図示しないが、制御f−)電極8をマスクとして基
板1にn型不純物をイオン注入しソース、ドレイン領切
を形成した後、層間絶縁膜を形成し、更にコンタクトホ
ール、A/=配線を形成してEPROMを製造する(第
1図(c)図示)。
しかし々から、前述した製造方法によれば、全面に第1
の多結晶シリコン層5を形成した稜、これをノやターニ
ングすることにより浮遊ダート電極6を形成するため、
浮遊?−)電極6間に凹部9が発生する。従って、この
浮遊f−)電極6を酸化して第2のダート絶縁膜7を形
成する際、前記四部9のコーナ一部(点線)10に十分
な厚みのダート絶縁膜7が形成されない場合があるのと
同時に、コーナ一部10に電界集中が生じ、第2のダー
ト絶縁膜7の耐圧が低下する。また、浮遊ダート電極6
、制御ダート電極8間の第2のf−)絶縁膜7に熱酸化
膜を用いると、膜厚の不均一等によシ耐圧が劣化する。
ところで、上記方法では制御f−)電極8の材料として
多結晶シリコン層を用いたが、最近、素子の高速動作化
を図るために多結晶シリコン層に代り高融点金属層もし
くは高融点金属のシリサイド層が用いられている。しか
しながら、これらの金属層を用いた場合、熱処理時に凹
部のステップ部において断切れを生じるという欠点を有
する。また、第1の多結晶シリコン層のノPターニング
時には、通常RIE (Reaetiv@IonEtc
hing )が用いられるが、前記高融点金属層もしく
はシリサイド層は5IO2とのエツチング時の選択性が
少ないため、下地の素子分離領域を著しくエツチングす
る欠点を有する。なお、上記した欠点は、多結晶シリコ
ン層上に高融点金属層等を積層させたいわゆるテリサイ
ド構造の場合も同様である。
〔発明の目的〕
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ダート電極
間の耐圧を向上できるとともに、2層目以上のケ9−ト
電極の断切れを阻止し得る半導体装置の製造方法を折伏
することを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明は、半導体基板の表面に素子分離領域を形成する
工程と、この素子分離領域で囲まれた基板の島領域にケ
゛−ト絶縁膜を形成する工程と、全面に非単結晶シリコ
ン層を形成する工程と、この非単結晶シリコン層上に直
接もし7くは絶縁膜を介して素子分離領域の一部に対応
する部分が開口さねた耐酸化性膜パターンを形成する工
程と、この耐酸化性膜i!ターンをマスクとして非結晶
シリコン層を選択的に酸化することによって非単結晶シ
リコン層の一部を分離絶縁する工程と、その上部にダー
ト電極を形成して基板の表面全体を平坦化する工程とを
具備することを特徴とし、ダート電極を従来のようにR
IE等を用いずに形成して基板の表面全体を平坦化する
とともに、堆積化された耐酸化性膜パターンをそのまま
ダート絶縁材料として用・い耐圧の向上と断切れの防止
を図ったことを骨子とする。
〔発明の実施例〕
以下、本発明をEPROMセルの製造に適用した場合に
ついて第2図(a)〜(e)、第3図及び第4図を参照
して計明する。
〔1〕 まず、例えはP型のシリコン基板21の表面に
周知の技術により素子分離領域22を形成した彼、この
素子分離領−22で囲まれた基板21の島領鰺23に第
1のダート絶縁膜24を例えば熱酸化法により形成した
。つづいて、全面に例えば厚さ2000Xの第1の多結
晶シリコン層(非単結晶シリコン層)25を堆積した後
、これにリン等の不純分をイオン注入あるいはpact
3を拡散源としだ熱拡散法等の方法でドープした(第2
図(、)図示)。次いで、前記多結晶シリコン層25上
に例え#′1900〜1000℃の希釈酸化によシ厚さ
200X前抜の第1のシリコン酸化膜(S102膜)2
6を形成した(第2図(b)図示)。しかる後、全面に
厚さ150X程度のシリコン窒化膜をLPCVD法、あ
るいはプラズマCVD法等で堆積した後、素子分離領域
22上の一部に対応する513N4膜をフォトリソグラ
フィとRIE (Reactive Ion Etch
ing )によシ選択的に除去し、開口部27を有する
シリコン窒化膜パターン28を形成した(第2図(e)
図示)。
[+1] 次に、このシリコン窒化J[i i+ p 
−728をマスクとして熱酸化を行なった。この際、熱
酸化はシリコン窒化膜)臂ターン28の開口部27下に
位置する多結晶シリコン層25が完全に酸化される条件
下で行なう。その結果、シリコン窒化W/?ターフ28
の開口部27下の多結晶シリコン層25は酸化されて第
2の5IO2膜29となるとともに、シリコ/窒化膜パ
ターン28の上部にも第3のSiO□膜30膜形0され
、基板21の表面全体が平坦となった。また、酸化され
ずに残存した第1の多結晶シリコン層祉、浮遊ゲート電
極31となった(第2図(d)図示)。つづいて、全面
に第2の多結晶シリコン層を堆積した後、これをパター
ニングして制御ダート電極32を形成した。次いで、こ
の制御ダート電極、?2をマスクとして基板2xlcn
型不純物をイオン注入してN型のソース、ドレイン領域
SS。
34を形成した。以下、図示し々いが全面に層間絶縁膜
を形成した後、前記ソース、ドレイン領域33.34の
夫々の一部に対応する眉間絶縁膜を開口してコンタクト
ホールを形成し、これらコンタクトホールにAt配線を
形成してEPROMを製造した(第2図(、)、第3図
及び第4図図示)。ここで、第3図は第2図(e)の平
面図、第4図は第3図のX−X線に沿う断面図である。
しかして、本発明によれば、全面に第1の多結晶シリコ
ン層25を形成し、更にこの上に第1の5102膜26
を介して開口部27を有するシリコン窒化膜パターン2
8を形成した後、このシリコン窒化膜パターン28をマ
スクとして開口部27下の多結晶シリコン層25が完全
に酸化されるように熱酸化を行なうため、酸化されずに
残存した多結晶シリコン層25が浮遊ダート電極31と
なると同時に、開口部27付近に第2の810□膜29
が、かつシリコン窒化膜パターン28上に第3の510
2膜30が夫々形成されて基板2ノの表面全体をl’L
 ?!平坦にできる。従って、従来の如く、RIEによ
り浮遊ダート電極を形成することに起因する浮遊ゲート
電極と制御ダート電極間の耐圧の問題を解消できる。ま
九、浮遊ダート電極3ノと制御ダート電極32間には、
第2の5I02膜26、シリコン窒化膜パターン28及
び第3のSiO2膜30の3層構造の絶縁膜が形成され
ている。そして、堆積されたシリコン窒化膜パターン2
8は、第2の5102膜26の膜厚の不均一性を緩和す
るとともに、自身高い耐圧を有する。堆積されたS1窒
化膜は、ダート膜26の膜厚の不均一性を緩和するとと
もに、自身高い耐圧を有する。従って、絶縁耐圧を従来
と比べ向上でき、しかも誘電率の高い813N4膜パタ
ーン28の存在により浮遊ダート電極31と制御ダート
電極32との容量を大きくできる。
また、前述した如く基板21の表面全体をほぼ平坦にで
きることによシ、制御ダート電極32の材料として高融
点金属層等を用いる場合、従来のように断切れを生じる
ことを回避できる。
なお、上記実施例では浮遊ケ゛−ト電極と制御ダート電
極間に第2の5i02膜、シリコン窒化膜パターン及び
第3のStO□膜の3層構造の絶縁膜を形成する場合に
ついて述べたが、これに限らず、シリコン窒化膜ツヤタ
ーンのみの場合、あるいはSIO□膜とシリコン窒化膜
パターンの2層構造の絶縁膜の場合でもよい。
また、上記実施例では、耐酸化性膜パターンとしてシリ
コン窒化膜パターンを、かつ非単結晶シリコン層として
多結晶シリコン層を夫々用いた場合について述べたが、
これに限定され々い。
更に、上記実施例では、EPROMに適用した場合につ
いて述べたが、これに限らず、2層以上のダート電極を
有する半導体装置の製造にも適用できる。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く本発明によれは、ダート電極間の耐圧
を向上できるとともに、2層目以上のダート電極の断切
れを阻止し得るEPROM等の半導体装置の製造方法を
提供できる。 (a)
【図面の簡単な説明】
第1図(a) 〜((!1は従来のEFROMの製で7
方法を工程順に示す断面図、第2図(a)〜(、)は本
発明の一宴施例に係るEPROMの製造方法を工程順に
示す断面図、第3図は第2図(・)の平面図、第4図は
 (b)第3図のX−X線に沿う断面図である。 21・・・P型のシリコン基板、22・・・素子分離領
域、23・・・島領域、24・・・ゲート絶縁膜、25
・・・第1の多結晶シリコン層、26.29.30・・
・310、、膜、27・・・開口部、28・・・シリコ
ン窒化膜パターン1,7□・・・浮遊ダート電極、32
・・・制御ケ、(C)−ト電極、33・・・N+g4−
ス領域、34背レイン領域。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1図 第2図 第 2 図(e) 第3図 第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)、半導体基板の表面に素子分離領域を形成する工
    程と、この素子分離領域で囲まれた基板の島領′域にケ
    ゛−ト絶縁膜を形成する工程と、全面に非単結晶シリコ
    ン層を形成する工程と、この非単結晶シリコン層上に直
    接もしくは絶縁膜を介して素子分離領域の一部に対応す
    る部分が開口された耐酸化性膜パターンを形成する工程
    と、この1酸化性膜・やターンをマスクとして非単結晶
    シリコン層を選択的に酸化することによって非単結晶シ
    リコン層の一部を分離絶縁する工程と、その上部にダー
    ト電極を形成して基板の表面全体をY担化する工程とを
    具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。 (2ル 耐酸化性膜パターンがシリコン窒化膜パターン
    であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半
    導体装置の製造方法。 (3)、非単結晶シリコン層が多鰹i晶シリコン層であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体
    装置の製造方法。
JP59090414A 1984-05-07 1984-05-07 半導体装置の製造方法 Pending JPS60234372A (ja)

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