JP3147108B2 - 半導体記憶装置の製造方法 - Google Patents
半導体記憶装置の製造方法Info
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Description
等の半導体記憶装置の製造方法に関し、特に、ソース・
ドレイン拡散層の低抵抗化を図ることができる半導体記
憶装置の製造方法に関する。
装置では、セルサイズ縮小化の技術として、ゲート配線
をマスクにして、自己整合にソース拡散層を形成する技
術(セルフアラインソース;以下、SASという。)が
知られている(特公昭63−41224号公報)。
求められ、拡散層分離の縮小化のため、トレンチ分離技
術が注目されつつある。
憶装置の製造方法を工程順に示す配置図であり、(b)
は図11(a)のD−D線による断面図であり、(c)
は図18(a)のE−E線による断面図であり、(d)
は図11(a)のF−F線による断面図である。なお、
図12乃至図15の(b)乃至(d)は、夫々図12乃
至15の(a)のA−A線、B−B線及びC−C線によ
る断面図である。
の製造方法を説明する。図11(a)乃至(d)に示す
ように、先ず、半導体基板100にトレンチ分離技術を
使用して、帯状の複数個の拡散層領域101と複数個の
トレンチ分離絶縁膜102とを交互に形成する。
に、拡散層領域101を覆うように、ゲート絶縁膜10
3を形成する。このゲート絶縁膜103の上に浮遊ゲー
ト(以下、FGという。)電極104を形成する。次
に、ゲート絶縁膜103及びFG電極104をパターニ
ングする。
に、半導体基板100の全面に、例えば、酸化膜と窒化
膜と酸化膜とにより構成される積層膜からなる層間絶縁
膜105を形成する。次に、例えば、多結晶シリコン膜
106aとWSi膜106bとで構成されるコントロー
ルゲート配線(以下、CG配線という。)106を拡散
層領域101の垂直方向に形成する。
に、CG配線106間のソース拡散層108形成予定領
域が開口したレジストパターン107を形成する。次
に、このレジストパターン107及びCG配線106を
マスクとして、トレンチ分離絶縁膜102をエッチング
する。
に、トレンチ分離絶縁膜102をエッチング除去した後
に、半導体基板100の全面に、不純物として、例え
ば、ヒ素イオンを半導体基板100の表面に垂直な方向
に注入して、ソース拡散層108を形成する。
形成された半導体記憶装置の構造において、素子分離酸
化膜を除去している部分はトレンチ構造である。このた
め、トレンチ側面101aにヒ素等の不純物が導入され
にくく、ソース拡散層108抵抗の増加を招くことにな
る。このソース拡散層108抵抗の増加がフラッシュメ
モリのセルデバイス動作、詳しくは書き込みスピードの
劣化及び読み出しスピードの劣化を引き起こすという問
題点がある。
のであって、トレンチ側面に不純物を導入することによ
り、ソース拡散層抵抗の増加を防ぐ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目的とする。
体記憶装置の製造方法は、半導体基板の表面に複数個の
トレンチ分離絶縁膜を相互間に適長間隔をおいて形成す
る工程と、前記トレンチ分離絶縁膜に挟まれた領域の上
方に選択的に浮遊ゲート電極を形成する工程と、この浮
遊ゲート電極を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、前記
浮遊ゲート電極の上方に前記トレンチ分離絶縁膜が延び
る方向に交差する方向に延びる複数個のコントロールゲ
ート配線を形成する工程と、前記コントロールゲート配
線間のソース形成予定領域が開口したレジストパターン
を形成する工程と、前記レジストパターン及び前記コン
トロールゲート配線をマスクとして前記トレンチ分離絶
縁膜をエッチング除去してトレンチを露出させる工程
と、前記レジストパターン及び前記コントロールゲート
配線をマスクとして前記半導体基板に実質的に垂直にイ
オン注入することによりソース拡散層を形成する工程
と、前記レジストパターンを除去した後前記コントロー
ルゲート配線をマスクとして前記半導体基板に実質的に
垂直にイオン注入することによりソースドレイン拡散層
を形成する工程と、前記コントロールゲート配線の側壁
に側壁絶縁膜を形成する工程と、前記コントロールゲー
ト配線及び前記側壁絶縁膜をマスクとして回転イオン注
入することにより前記トレンチの側面にもソース拡散層
を形成する工程と、を有することを特徴とする。
方法は、半導体基板の表面に複数個のトレンチ分離絶縁
膜を相互間に適長間隔をおいて形成する工程と、前記ト
レンチ分離絶縁膜に挟まれた領域の上方に選択的に浮遊
ゲート電極を形成する工程と、この浮遊ゲート電極を覆
う層間絶縁膜を形成する工程と、前記浮遊ゲート電極の
上方に前記トレンチ分離絶縁膜が延びる方向に交差する
方向に延びる複数個のコントロールゲート配線を形成す
る工程と、前記コントロールゲート配線をマスクとして
前記半導体基板に実質的に垂直にイオン注入することに
よりソースドレイン拡散層を形成する工程と、前記コン
トロールゲート配線の側壁に側壁絶縁膜を形成する工程
と、前記コントロールゲート配線間のソース領域が開口
したレジストパターンを形成する工程と、前記レジスト
パターンをマスクとして前記トレンチ分離絶縁膜をエッ
チング除去してトレンチを露出させる工程と、前記コン
トロールゲート配線をマスクとして回転イオン注入する
ことにより前記トレンチの側面にもソース拡散層を形成
する工程と、を有することを特徴とする。
せる工程と前記回転イオン注入の工程との間に、露出し
ている側の側壁絶縁膜上に更に絶縁膜を形成する工程を
有することが好ましい。
は、酸化膜と窒化膜と酸化膜が順次積層されてなる積層
膜とすることができ、前記コントロールゲート配線は、
多結晶シリコン膜とWSi膜との積層膜とすることがで
きる。
エッチング除去した後に、トレンチを露出させ、イオン
を半導体基板に回転注入することにより、トレンチ側面
の適切な位置に不純物を導入することができる。このた
め、トレンチ側面にもソース拡散層が形成され、ソース
拡散層抵抗の低抵抗化を図ることができる。
付の図面を参照して詳細に説明する。図1乃至図6は本
発明の第1実施例に係る半導体記憶装置の製造方法を工
程順に示す断面図である。図1(a)は本発明の第1実
施例に係る半導体記憶装置の製造方法を工程順に示す配
置図であり、(b)は図1(a)のA−A線による断面
図であり、(c)は図1(a)のB−B線による断面図
であり、(d)は図1(a)のC−C線による断面図で
ある。なお、図2乃至図6の(b)乃至(d)は、夫々
図2乃至6の(a)のA−A線、B−B線及びC−C線
による断面図である。本実施例の半導体記憶装置はビッ
ト配線層の1つのコンタクト当たり2ビットを有するト
レンチ分離NOR型フラッシュメモリセルの構造を示す
ものである。本実施例の半導体記憶装置の製造方法につ
いて図1乃至図6に基づいて説明する。先ず、図1
(a)乃至(d)に示すように、例えば、反応性イオン
エッチング(以下、Reactive Ion Etching;RIEと
いう。)を使用して、半導体基板1の表面にトレンチ
(図示せず)を相互間に適当間隔をおいて複数個形成す
る。次に、このトレンチを例えば、SiO2からなるト
レンチ分離絶縁膜3で埋め込む。このようなトレンチ分
離技術を使用して、帯状の拡散層領域2とトレンチ分離
絶縁膜3を複数個形成する。
に、拡散層領域2を覆うように、例えば、SiO2から
なるゲート絶縁膜4を形成し、その上に、例えば、多結
晶シリコンからなるFG電極5を形成する。このゲート
絶縁膜4及びFG電極5をパターニングする。
に、このFG電極5を覆うように、例えば、酸化膜と窒
化膜と酸化膜とで構成される積層膜からなる層間絶縁膜
6を形成する。
びる方向に交差する方向、例えば、直交する方向に延び
る複数個の多結晶シリコン膜7aとWSi膜7bとの積
層膜で構成されるCG配線7をFG電極5の上方に形成
する。
図4(a)乃至(d)に示すように、CG配線7間のソ
ース形成予定領域が開口したレジストパターン8を形成
する。そして、このレジストパターン8及びCG配線7
をマスクとしてトレンチ分離絶縁膜3をエッチングし、
トレンチ3aを露出させる。
に、トレンチ分離絶縁膜3をエッチング除去した後、半
導体基板1の表面に垂直な方向に、不純物として、例え
ば、ヒ素イオンを半導体基板1に注入し、ソース拡散層
9aを形成する。
CG配線7をマスクとして、半導体基板1の全面に、例
えば、ヒ素イオンを注入して、ソース・ドレイン拡散層
9を形成する。そして、半導体基板1全面に酸化膜等の
絶縁膜を成長させ、エッチバックを行い、CG配線7側
面のみ側壁絶縁膜10を残存させる。即ち、CG配線7
の両側側壁に側壁絶縁膜10を形成する。
に、半導体基板1を回転させて、この半導体基板1の全
面に、例えば、ヒ素イオンの回転斜め注入を行う。この
ことによりトレンチ側面3bにも、不純物として、例え
ば、ヒ素を導入し、トレンチ側面3bにもソース拡散層
9aを形成する。
(図示せず)を形成した後、パターニングを行い、ソー
ス拡散層9aを挟む2つのFG電極5を1組として、1
組毎に区画するようにソース・ドレイン領域9にコンタ
クト部(図示せず)を形成する。
ビット配線層(図示せず)を形成する。以上のことによ
り、ビット配線層の1つのコンタクト当たり2ビットを
有するトレンチ分離NOR型フラッシュメモリセルを形
成することができる。
ンチ分離絶縁膜3をエッチングにより除去した後に、ト
レンチ3aに不純物としてヒ素イオンを半導体基板1に
回転斜め注入することにより、トレンチ側面3bの適切
な位置に不純物を導入することができる。このため、ト
レンチ側面3bにもソース拡散層9aが形成され、ソー
ス拡散層9a抵抗の低抵抗化を図ることができる。
転斜めイオン注入する場合において、FG電極5の両側
面は側壁絶縁膜10で保護されているため、ソース・ド
レイン拡散層9間に形成されているチャネル領域への不
純物の注入を防止することができる。このため、パンチ
スルーを防止することができる。
に基づいて説明する。なお、図1乃至図6に示す第1実
施例と同一構成物には同一符号を付しその詳細な説明は
省略する。図7(a)は本発明の第2実施例に係る半導
体記憶装置の製造方法を工程順に示す配置図であり、
(b)は図7(a)のA−A線による断面図であり、
(c)は図7(a)のB−B線による断面図であり、
(d)は図7(a)のC−C線による断面図である。な
お、図8の(b)乃至(d)は、夫々図8の(a)のA
−A線、B−B線及びC−C線による断面図である。
て、トレンチ分離技術を使用して、帯状の拡散層領域2
及びトレンチ分離絶縁膜3を複数個形成する工程まで、
即ち、図1乃至図3に示す第1実施例の工程と同様であ
る。それ以降の工程について説明する。
(d)に示すように、CG配線7をマスクとして、半導
体基板1の全面に、不純物として、例えば、ヒ素イオン
を半導体基板1の表面に垂直な方向に注入して、ソ−ス
・ドレイン拡散層9を形成する。
絶縁膜を成長させ、エッチバックを行い、CG配線7側
面のみに側壁絶縁膜10を形成する。
に、CG配線7間のソース拡散層9aが開口したレジス
トパターン8を形成する。その後、このレジストパター
ン8をマスクとして、トレンチ分離絶縁膜3をエッチン
グ除去する。次に、トレンチ分離絶縁膜3をエッチング
除去した後、不純物として、例えば、ヒ素イオンを半導
体基板1に回転斜め注入を行い、トレンチ側面3bにも
不純物を導入させ、トレンチ側面3bにもソース拡散層
9aを形成する。
配線7間のソース拡散層9aが開口したレジストパター
ン8を形成して、トレンチ分離絶縁膜3を除去した後
に、トレンチ側面3bにもイオン注入を行うことによ
り、トレンチ側面3bにもソース拡散層9aを形成する
ことができる。このため、ソース拡散層9aを低抵抗化
することができる。また、第1実施例と比較して、工程
数を減らすことができる。
10に基づいて説明する。なお、図1乃至図6に示す第
1実施例と同一構成物には同一符号を付しその詳細な説
明は省略する。図9(a)は本発明の第3実施例に係る
半導体記憶装置の製造方法を工程順に示す配置図であ
り、(b)は図9(a)のA−A線による断面図であ
り、(c)は図9(a)のB−B線による断面図であ
り、(d)は図9(a)のC−C線による断面図であ
る。なお、図10の(b)乃至(d)は、夫々図10の
(a)のA−A線、B−B線及びC−C線による断面図
である。
て、トレンチ分離技術を使用して、帯状の拡散層領域2
を複数個形成する工程までは、図1乃至図3に示す第1
実施例の工程と同様である。また、この工程の次の工程
は、図7に示す第2実施例の工程と同様である。これ以
降の工程について説明する。
の絶縁膜を半導体基板1の表面に成長させ、エッチバッ
クを行い、ソース拡散層9a側のCG配線7の側壁と、
これと反対側のCG配線7の側壁とに、夫々大きさの異
なる側壁絶縁膜10、10aを形成する。
に、CG配線7間のソース拡散層9a領域が開口したレ
ジストパターン8を形成する。
して、トレンチ分離絶縁膜3をエッチング除去し、トレ
ンチ3aを露出させる。
に、再度、半導体基板1の全面に酸化膜等の絶縁膜を成
長させた後エッチバックを行い、CG配線7の側壁のみ
側壁絶縁膜10b、10cを残存させる。即ち、CG配
線7の両側側壁に大きさの異なる側壁絶縁膜10b、1
0cを形成する。そして、不純物として、例えば、ヒ素
イオンを半導体基板1に回転斜め注入を行い、トレンチ
側面3bにも不純物を導入させ、トレンチ側面3bにソ
ース拡散層9aを形成する。
ス拡散層9a側に形成された側壁絶縁膜10bをソース
拡散層9a側とは反対側に形成された側壁絶縁膜10c
よりも小さく形成することにより、チャネル領域への不
純物の注入を防止することができると共に、ソース拡散
層9a領域に第1実施例と比較して、不純物イオンを注
入しやすくなり、ソース拡散層9aの低抵抗化を図るこ
とができる。
拡散層9aを形成するために不純物を導入する際に、ソ
ース側に側壁絶縁膜10を形成した後に、回転斜めイオ
ン注入を行い、トレンチ側面3bに不純物を導入する構
成としたが、本発明においては、特にこれに限定される
ものではなく、ソース拡散層9aではなくドレイン拡散
層とすることもできる。
トレンチ分離絶縁膜をエッチング除去した後に、トレン
チを露出させ、イオンを半導体基板に回転注入すること
により、トレンチ側面の適切な位置に不純物を導入する
ことができる。このため、トレンチ側面にもソース拡散
層が形成され、ソース拡散層抵抗の低抵抗化を図ること
ができる。従って、フラッシュメモリ等の半導体記憶装
置の書込み及び読み出し速度の劣化等を防止することが
できる。
装置の製造方法を工程順に示す配置図であり、(b)は
図1(a)のA−A線による断面図であり、(c)は図
1(a)のB−B線による断面図であり、(d)は図1
(a)のC−C線による断面図である。
であって、(a)は配置図であり、(b)は図2(a)
のA−A線による断面図であり、(c)は図2(a)の
B−B線による断面図であり、(d)は図2(a)のC
−C線による断面図である。
であって、(a)は配置図であり、(b)は図3(a)
のA−A線による断面図であり、(c)は図3(a)の
B−B線による断面図であり、(d)は図3(a)のC
−C線による断面図である。
であって、(a)は配置図であり、(b)は図4(a)
のA−A線による断面図であり、(c)は図4(a)の
B−B線による断面図であり、(d)は図4(a)のC
−C線による断面図である。
であって、(a)は配置図であり、(b)は図5(a)
のA−A線による断面図であり、(c)は図5(a)の
B−B線による断面図であり、(d)は図5(a)のC
−C線による断面図である。
であって、(a)は配置図であり、(b)は図6(a)
のA−A線による断面図であり、(c)は図6(a)の
B−B線による断面図であり、(d)は図6(a)のC
−C線による断面図である。
装置の製造方法を工程順に示す配置図であり、(b)は
図7(a)のA−A線による断面図であり、(c)は図
7(a)のB−B線による断面図であり、(d)は図7
(a)のC−C線による断面図である。
であって、(a)は配置図であり、(b)は図8(a)
のA−A線による断面図であり、(c)は図8(a)の
B−B線による断面図であり、(d)は図8(a)のC
−C線による断面図である。
装置の製造方法を工程順に示す配置図であり、(b)は
図9(a)のA−A線による断面図であり、(c)は図
9(a)のB−B線による断面図であり、(d)は図9
(a)のC−C線による断面図である。
図であって、(a)は配置図であり、(b)は図10
(a)のA−A線による断面図であり、(c)は図10
(a)のB−B線による断面図であり、(d)は図10
(a)のC−C線による断面図である。
装置の製造方法を工程順に示す配置図であり、(b)は
図11(a)のD−D線による断面図であり、(c)は
図11(a)のE−E線による断面図であり、(d)は
図11(a)のF−F線による断面図である。
す図であって、(a)は配置図であり、(b)は図12
(a)のD−D線による断面図であり、(c)は図12
(a)のE−E線による断面図であり、(d)は図12
(a)のF−F線による断面図である。
す図であって、(a)は配置図であり、(b)は図13
(a)のD−D線による断面図であり、(c)は図13
(a)のE−E線による断面図であり、(d)は図13
(a)のF−F線による断面図である。
す図であって、(a)は配置図であり、(b)は図14
(a)のD−D線による断面図であり、(c)は図14
(a)のE−E線による断面図であり、(d)は図14
(a)のF−F線による断面図である。
す図であって、(a)は配置図であり、(b)は図15
(a)のD−D線による断面図であり、(c)は図15
(a)のE−E線による断面図であり、(d)は図15
(a)のF−F線による断面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 半導体基板の表面に複数個のトレンチ分
離絶縁膜を相互間に適長間隔をおいて形成する工程と、
前記トレンチ分離絶縁膜に挟まれた領域の上方に選択的
に浮遊ゲート電極を形成する工程と、この浮遊ゲート電
極を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、前記浮遊ゲート
電極の上方に前記トレンチ分離絶縁膜が延びる方向に交
差する方向に延びる複数個のコントロールゲート配線を
形成する工程と、前記コントロールゲート配線間のソー
ス形成予定領域が開口したレジストパターンを形成する
工程と、前記レジストパターン及び前記コントロールゲ
ート配線をマスクとして前記トレンチ分離絶縁膜をエッ
チング除去してトレンチを露出させる工程と、前記レジ
ストパターン及び前記コントロールゲート配線をマスク
として前記半導体基板に実質的に垂直にイオン注入する
ことによりソース拡散層を形成する工程と、前記レジス
トパターンを除去した後前記コントロールゲート配線を
マスクとして前記半導体基板に実質的に垂直にイオン注
入することによりソースドレイン拡散層を形成する工程
と、前記コントロールゲート配線の側壁に側壁絶縁膜を
形成する工程と、前記コントロールゲート配線及び前記
側壁絶縁膜をマスクとして回転イオン注入することによ
り前記トレンチの側面にもソース拡散層を形成する工程
と、を有することを特徴とする半導体記憶装置の製造方
法。 - 【請求項2】 半導体基板の表面に複数個のトレンチ分
離絶縁膜を相互間に適長間隔をおいて形成する工程と、
前記トレンチ分離絶縁膜に挟まれた領域の上方に選択的
に浮遊ゲート電極を形成する工程と、この浮遊ゲート電
極を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、前記浮遊ゲート
電極の上方に前記トレンチ分離絶縁膜が延びる方向に交
差する方向に延びる複数個のコントロールゲート配線を
形成する工程と、前記コントロールゲート配線をマスク
として前記半導体基板に実質的に垂直にイオン注入する
ことによりソースドレイン拡散層を形成する工程と、前
記コントロールゲート配線の側壁に側壁絶縁膜を形成す
る工程と、前記コントロールゲート配線間のソース領域
が開口したレジストパターンを形成する工程と、前記レ
ジストパターンをマスクとして前記トレンチ分離絶縁膜
をエッチング除去してトレンチを露出させる工程と、前
記コントロールゲート配線をマスクとして回転イオン注
入することにより前記トレンチの側面にもソース拡散層
を形成する工程と、を有することを特徴とする半導体記
憶装置の製造方法。 - 【請求項3】 前記トレンチを露出させる工程と前記回
転イオン注入の工程との間に、露出している側の側壁絶
縁膜上に更に絶縁膜を形成する工程を有することを特徴
とする請求項2に記載の半導体記憶装置の製造方法。 - 【請求項4】 前記層間絶縁膜は、酸化膜と窒化膜と酸
化膜が順次積層されてなる積層膜からなることを特徴と
する請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体記憶
装置の製造方法。 - 【請求項5】 前記コントロールゲート配線は、多結晶
シリコン膜とWSi膜との積層膜からなることを特徴と
する請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体記憶
装置の製造方法。
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