JPS6150371A - 半導体記憶装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体記憶装置及びその製造方法

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JPS6150371A
JPS6150371A JP17273184A JP17273184A JPS6150371A JP S6150371 A JPS6150371 A JP S6150371A JP 17273184 A JP17273184 A JP 17273184A JP 17273184 A JP17273184 A JP 17273184A JP S6150371 A JPS6150371 A JP S6150371A
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JP
Japan
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film
gate
oxide film
gate electrode
nitride film
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JP17273184A
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English (en)
Inventor
Kazuyoshi Shinada
品田 一義
Yuichi Mikata
見方 裕一
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/788Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with floating gate
    • H01L29/7881Programmable transistors with only two possible levels of programmation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

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〕 本発明は半導体記憶装置及びその製造方法に関し、特に
EPROMデバイスに使用されるものである。
〔発明の技術的背景〕
一般に、EPROMデバイスにおいては、セルトランジ
スタのフローティングゲートは第1層の多結晶シリコン
膜で、コントロールゲートは第2層の多結晶シリコン膜
で、また周辺トランジスタのゲート電極は第2層の多結
晶シリコン膜でそれ1      ぞれ構成されている
。このようなEPROMデバイスの高速化を図るために
は、従来第2図(a)〜(f)に示すような方法により
セルi・ランジスタのコントロールゲート(ワードライ
ン)及び周辺トランジスタのゲート電極の表面領域をセ
ルファラインで金属シリサイド膜に変換することにより
、これらを低抵抗化する手法が採用されている。
なお、第2図(a)〜(f)においては左側にメモリセ
ル部を右側に周辺部をそれぞれ示す。
まず、P−シリコン基板1表面に図示しないフィールド
酸化膜を形成した後、熱酸化を行ない、セルトランジス
タの第1のゲート酸化膜どなる熱酸化膜2を形成し、更
に全面にフローティングゲートとなる第1の多結晶シリ
コン113を堆積する。
次に、周辺部の第1の多結晶シリコン族3及び熱酸化膜
2を選択的に順次エツチングする(第2図(a)図示)
。つづいて、熱酸化を行ない、周辺トランジスタのゲー
ト酸化膜となる熱酸化lI4を形成する。これと同時に
メモリセル部の第1の多結晶シリコン膜3の表面も酸化
され、セルトランジスタの第2のゲート酸化膜となる多
結晶シリコン酸化115が形成される。つづいて、全面
にセルトランジスタのコントロールゲート及び周辺トラ
ンジスタのゲート電極となる第2の多結晶シリコン族6
を堆積し、更に全面に窒化シリコン膜7を堆積する(同
図(b)図示)。つづいて、周辺トランジスタ領域の窒
化シリコン膜7及び第2の多結晶シリコン膜6を選択的
に順次パターニングして周辺トランジスタのゲート電極
8及びその上の窒化シリコン膜パターン9を形成する(
同図(C)図示)。つづいて、メモリセル部の窒化シリ
コン膜7、第2の多結晶シリコン膜6、多結晶シリコン
酸化!!!5及び第1の多結晶シリコン膜3を選択的に
順次パターニングして70−ティングゲート10、第2
のゲート酸化II!11、コントロールゲート12及び
その上の窒化シリコン躾パターン13を形成する(同図
(d)図示)。つづいて、ASをイオン注入する。つづ
いて、熱酸化を行ない、メモリセル部の70−テイング
グート101コントロールゲート12及び周辺部のゲー
ト電極8の露出面に熱酸化膜14を形成するとともにN
+型ソース、ドレイン領域15.16.17.18を形
成する(同図(e)図示)。つづいて、窒化シリコン膜
パターン9及び13をエツチングした後、全面にTiを
堆積し、熱処理を行なうことによりセルトランジスタの
コントロールゲート12及び周辺トランジスタのゲート
電極8の表面領域をTi3i2膜19.19に変換する
(同図(f)図示)。
このようにしてセルトランジスタのコン]・ロールゲー
ト(ワードライン)及び周辺トランジスタのゲート電極
を低抵抗化することができ、EPROMの高速化を達成
することができる。
〔背景技術の問題点〕
上述した従来の方法では、セルトランジスタのコントロ
ールゲート及び周辺トランジスタのゲート電極を第2層
の多結晶シリコン膜で形成しているので、第2図(b)
の工程で周辺トランジスタのゲート酸化膜4を形成する
際、セルトランジスタのフローティングゲートとなる第
1の多結晶シリコン膜3表面に第2のゲート酸化膜とな
る多結晶シリコン酸化膜5が同時に形成される。このた
め、多結晶シリコン酸化膜5の膜厚を独立して制御する
ことができず、メモリセルの書込み特性、保持特性を任
意の特性に設計することが極めて困対となる。
C発明の目的〕 本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高速動
作が可能で、しかもセル特性を任意に設計することので
きる高性能のEPROM等の半導体記憶装置及びそのよ
うな半導体記憶装置を簡便に製造し得る方法を提供しよ
うとするものである。
〔発明の概要〕
本願第1の発明の半導体記憶装置は、第1導電型の半導
体基体上に第1のゲート酸化膜、フローティングゲート
、第2のゲート酸化膜及びコントロールゲートを順次積
層して形成し、これら積層体の両側方の基体表面に第2
導電型のソース、ドレイン領域を形成したメモリセル部
と、基体上にゲート酸化膜を介してゲート電極を形成し
、該グi      l”電極0両側方″)基体表面″
″第2導電型o″−ス、ドレイン領域を形成した周辺部
とを有する半導体記憶装置において、前記コントロール
ゲートを第2の非単結晶シリコン膜で、前記周辺部のゲ
ート電極を第1の非単結晶シリコン膜でそれぞれ形成す
るとともにこれらの表面領域を金属シリサイド膜に変換
したことを特徴とするものである。
このような半導体記憶装置によれば、周辺トランジスタ
のゲート酸化膜とセルトランジスタの第2のゲート酸化
膜とがそれぞれ独立して形成されるので、セル特性を任
意に設計することができる。
また、本願第2の発明の半導体記憶装置の製造方法は、
第1導電型の半導体基体上に第1の酸化膜、第1の非単
結晶シリコン膜及び第1の窒化膜を順次堆積する工程と
、メモリセル部の前記第1の窒化膜を選択的に除去する
工程と、メモリセル部で露出している前記第1の非単結
晶シリコン膜の表面に第2の酸化膜を形成する工程と、
全面に第2の非単結晶シリコン膜及び第2の窒化膜を順
次堆積する工程と、周辺部の第2の窒化膜及び第2の非
単結晶シリコン躾を選択的に除去する工程と、周辺部の
第1の窒化膜及び第1の非単結晶シリコン膜を選択的に
順次パターニングして周辺トランジスタのゲート電極及
びその上の第1の窒化シリコン膜パターンを形成する工
程と、メモリセル部の第2の窒化膜、第2の非単結晶シ
リコン膜、第2の酸化膜及び第1の非単結晶シリコン膜
を選択的に順次パターニングしてフローティングゲート
、第2のゲート酸化膜、コントロールゲート及びその上
の第2の窒化膜パターンを形成する工程と、第2導電型
の不純物をイオン注入することにより第2導電型のソー
ス、ドレイン領域を形成する工程と、前記フローティン
グゲート、コントロールゲート及び周辺トランジスタの
ゲート電極の露出面に熱酸化膜を形成する工程と、前記
第1及び第2の窒化膜パターンを除去する工程と、全面
に金属を堆積した後、熱処理を行なうことによりコント
ロールゲート及び周辺トランジスタのゲート電極の表面
領域を金属シリサイド膜に変換する工程とを具備したこ
とを特徴とするものである。
このような方法によれば、極めて簡便な工程で本願第1
の発明の半導体記憶装置を製造することができる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を第1図(a)〜(f)を参照し
て説明する。なお、第1図(a)〜(f)においては左
側にはメモリセル部を、右側には周辺部をそれぞれ示す
まず、比抵抗10Ω−αのP−型シリコン基板21上に
膜厚300人のセルトランジスタの第1のゲート酸化膜
及び周辺トランジスタのゲート酸化膜となる熱酸化jl
l(第1の酸化膜)22を形成した後、全面にセルトラ
ンジスタのフローティングゲート及び周辺トランジスタ
のゲート電極となる膜厚0.4譚の第1の多結晶シリコ
ン823を堆積し、例えばPOCc!、3を拡散源とし
て第1の多結晶シリコン1!23にリンをドープする。
次に、全面に膜厚o、i 7gの第1の窒化シリコン膜
24を堆積した後、周辺部にホトレジストパターン25
を形成し、これをマスクとしてCDE法によりメモリセ
ル部の第1の窒化シリコン24を選択的にエツチングす
る(第1図(a)図示)。つづいて、前記ホトレジスト
パターン25を除去した後、セル間の分離を行なうため
に第1の多結晶シリコン膜23の一部を選択的にエツチ
ングする。つづいて、熱酸化を行ない、メモリセル部で
露出してい、る第1の多結晶シリコン1I23の表面に
膜厚400人の多結晶シリコン酸化膜(第2の酸化膜)
26を形成する。つづいて、全面にセルトランジスタの
コントロールゲートとなる膜厚0.4譚の第2の多結晶
シリコン膜27及び膜厚0.1urrの第2の窒化シリ
コン膜28を順次堆積する。つづいて、メモリセル部に
ホトレジストパターン29を形成した後、これをマスク
としてCDE法により周辺部で露出している第2の窒化
シリコン@28及び第2の多結晶シリコン膜27を選択
的に順次エツチングする(同図(b)図示)。
次いで、前記ホトレジストパターン29を除去した後、
周辺部の一部及びメモリセル部にホトレジストパターン
3oを形成する。つづいて、このホトレジストパターン
30をマスクとしてRIEl     法により周辺部
で露出している第1の窒化シリコン躾24及び第1の多
結晶シリコン躾23をパターニングし、周辺トランジス
タのゲート電極31及びその上の第1の窒化シリコン躾
パターン32を形成する(同図(C)図示)。つづいて
、前記ホトレジストパターン30を除去する。つづいて
、メモリセル部の一部及び周辺部にホトレジストパター
ン33を形成した後、これをマスクとしてRIE法によ
りメモリセル部で露出している第2の窒化シリコン膜2
8、第2の多結晶シリコンl1I27、多結晶シリコン
酸化1I26及び第1の多結晶シリコン11123を順
次パターニングし、70−ティングゲート34、第2の
ゲート酸化1I35、コントロールゲート36及びその
上の第2の窒化シリコン膜パターン37を形成する(同
図(d)図示)。
次いで、前記ホトレジストパターン33を除去した後、
ASを加速エネルギー90kev、ドーズ量3X10”
C属くの条件でイオン注入する。つづいて、酸素雰囲気
中で熱処理を行なうことによりセルトランジスタのフロ
ーティングゲート34、コントロールゲート36及び周
辺トランジスタのゲート電極31の露出面に熱酸化ll
38を形成する。これと同時にASを拡散させてρ5−
40Ω/口のN+型ソース、ドレイン領域39.40.
41.42を形成する(同図(e)図示)。つづいて、
ホットリン酸中に浸すことにより第1及び第2の窒化シ
リコン膜パターン32.37を除去する。つづいて、全
面に膜厚700人のTi膜を蒸着した後、800℃で熱
処理を行なうことによりセルトランジスタのコントロー
ルゲート36及び周辺トランジスタのゲート電極31の
表面領域をTiSi2143に変換し、未反応のTiを
エツチングする。つづいて、全面に膜厚1.OpのCV
DI化1144を堆積した後、コンタクトホールを開孔
する。つづいて、全面に膜厚0,8 tnのAβ−8i
膜を蒸着した後パターニングして配線45、・・・を形
成し、E P R’ OMデバイスを製造する(同図(
f)図示)6 しかして本発明によれば、EPRiOMデバイスのセル
トランジスタのフローティングゲート及び周辺トランジ
スタのゲート電極を第1層の多結晶シリコン膜で形成し
、セルトランジスタのコントロールゲートを第2層の多
結晶シリコン躾で形成し、第1図(b)の工程で周辺部
において第1の多結晶シリコン躾23上に第1の窒化シ
リコン膜24を形成した状態でセルトランジスタの第2
のゲート酸化膜となる多結晶シリコン酸化膜26を形成
しているので、セルトランジスタの第2のゲート酸化膜
の膜厚を独立して制御することができ、メモリセルの書
込み特性、保持特性を任意の特性に制御することができ
る。しかも、従来と同様にセルトランジスタのコントロ
ールゲート36及び周辺トランジスタのゲート電極31
の表面領域を金属シリサイド族に変換できるため、高速
化が容易に達成できる。
なお、上記実施例では第1図(a)の工程でメモリセル
部に堆積された第1の窒化シリコン膜24をCDE法に
よりエツチングしているが、第1の窒化シリコン膜24
上に酸化膜を堆積しておき、ホトレジストパターンをマ
スクとしてまずこの酸化膜をエツチングし、ホトレジス
トパターンを除去した後、ホットリン酸溶液中に浸して
第1の窒化シリコン膜24を除去してもよい。このよう
にすれば、CDE法によるエツチング時に第1の窒化シ
リコン膜24下の第1の多結晶シリコン膜23が同時に
エツチングされるというおそれは全くなくなる。
また、上記実施例では第1図(b)の工程でメモリセル
部において、第1の多結晶シリコン膜23上に熱酸化に
より多結晶シリコン酸化1126を形成したが、多結晶
シリコン酸化膜26の代わりにCVD@化膿もしくは窒
化シリコン膜又はこれらの膜を組合わせた絶縁膜を堆積
してもよい。
また、上記実施例では第1図(e)の工程で熱酸化膜2
2(第1の酸化lI)を残存した状態でASのイオン注
入を行なっているが、Asをイオン注入する前に熱酸化
膜22をエツチングし、イオン注入後に基板21上に新
たに熱酸化膜を形成し1   てもよい。
更に、上記実施例では周辺トランジスタとじてP−をシ
リコン基板21にNMO8を形成したが、予めP−型シ
リコン基板21にN型拡散層を形成しておき、ASの代
わりにBをイオン注入して1MO8を形成してもよい。
(発明の効果〕 以上詳述した如く本発明によれば、高速動作が可能で、
しかもセル特性を任意に設計することのできる高性能の
EPROMセルなどの半導体記憶装置及びそのような半
導体記憶装置を簡便に製造し得る方法を提供できるもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(f)は本発明の実施例におけるEPR
OMデバイスを得るための製造方法を示す断面図、第2
図(a)〜・(f)は従来のEPROMデバイスを得る
ための製造方法を示す断面図である。 21・・・P−型シリコン基板、22・・・熱酸化膜(
第1の酸化膜)、23・・・第1の多結晶シリコン膜、
24・・・第1の窒化シリコン族、25.29.30.
33・・・ホトレジストパターン、26・・・多結晶シ
リコン酸化I!(第2の酸化Im)、27・・・第2の
多結晶シリコン膜、28・・・第2の窒化シリコンよ、
31−1!13!1h5)9ユ、。ヶー、□、32(・
・・第1の窒化シリコン膜パターン、34・・・フロー
ティングゲート、35・・・第2のゲート酸化膜、36
・・・コントロールゲート、37・・・第2の窒化シリ
コン膜パターン、38・・・熱酸化膜、39.40.4
L42°°°ゝ゛型V−2,ド″′l域−43<y・・
・TiSi2膜、44・・・CVD酸化膜、45・・・
配線。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 (C 第1図 第1図 第2図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型の半導体基体上に第1のゲート酸化膜
    、フローティングゲート、第2のゲート酸化膜及びコン
    トロールゲートを順次積層して形成し、これら積層体の
    両側方の基体表面に第2導電型のソース、ドレイン領域
    を形成したメモリセル部と、基体上にゲート酸化膜を介
    してゲート電極を形成し、該ゲート電極の両側方の基体
    表面に第2導電型のソース、ドレイン領域を形成した周
    辺部とを有する半導体記憶装置において、前記コントロ
    ールゲートを第2の非単結晶シリコン膜で、前記周辺部
    のゲート電極を第1の非単結晶シリコン膜でそれぞれ形
    成するとともにこれらの表面領域を金属シリサイド膜に
    変換したことを特徴とする半導体記憶装置。
  2. (2)第1導電型の半導体基体上に第1の酸化膜、第1
    の非単結晶シリコン膜及び第1の窒化膜を順次堆積する
    工程と、メモリセル部の前記第1の窒化膜を選択的に除
    去する工程と、メモリセル部で露出している前記第1の
    非単結晶シリコン膜の表面に第2の酸化膜を形成する工
    程と、全面に第2の非単結晶シリコン膜及び第2の窒化
    膜を順次堆積する工程と、周辺部の第2の窒化膜及び第
    2の非単結晶シリコン膜を選択的に除去する工程と、周
    辺部の第1の窒化膜及び第1の非単結晶シリコン膜を選
    択的に順次パターニングして周辺トランジスタのゲート
    電極及びその上の第1の窒化シリコン膜パターンを形成
    する工程と、メモリセル部の第2の窒化膜、第2の非単
    結晶シリコン膜、第2の酸化膜及び第1の非単結晶シリ
    コン膜を選択的に順次パターニングしてフローティング
    ゲート、第2のゲート酸化膜、コントロールゲート及び
    その上の第2の窒化膜パターンを形成する工程と、第2
    導電型の不純物をイオン注入することにより第2導電型
    のソース、ドレイン領域を形成する工程と、前記フロー
    ティングゲート、コントロールゲート及び周辺トランジ
    スタのゲート電極の露出面に熱酸化膜を形成する工程と
    、前記第1及び第2の窒化膜パターンを除去する工程と
    、全面に金属を堆積した後、熱処理を行なうことにより
    コントロールゲート及び周辺トランジスタのゲート電極
    の表面領域を金属シリサイド膜に変換する工程とを具備
    したことを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
JP17273184A 1984-08-20 1984-08-20 半導体記憶装置及びその製造方法 Pending JPS6150371A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS63186478A (ja) * 1987-01-29 1988-08-02 Fujitsu Ltd Epromセル
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