JPH0897302A - 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

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JPH0897302A
JPH0897302A JP22983494A JP22983494A JPH0897302A JP H0897302 A JPH0897302 A JP H0897302A JP 22983494 A JP22983494 A JP 22983494A JP 22983494 A JP22983494 A JP 22983494A JP H0897302 A JPH0897302 A JP H0897302A
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JP
Japan
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oxide film
resist
nitride film
film
semiconductor memory
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JP22983494A
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English (en)
Inventor
Akihiro Nakamura
明弘 中村
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】カップリング比を高めることができ、書き込み
・消去電圧の低電圧化を図れる半導体記憶装置の製造方
法を実現する。 【構成】シリコン基板1上に酸化膜11を形成した後、
窒化膜12を形成し、窒化膜12の所定の領域にレジス
ト13を解像度限界でできる最小寸法で形成し、形成し
たレジスト13を所望の寸法となるように細径化処理を
行い、レジスト13で被覆された領域を除く窒化膜12
および酸化膜11を除去し、窒化膜形成領域を除く領域
にゲート酸化膜5を形成し、窒化膜12およびその下層
の酸化膜11を除去して開口部14を形成し、開口部1
4にトンネル酸化膜6aを形成してトンネル窓6を形成
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電荷蓄積層としてのフ
ローティングゲートを有する半導体記憶装置の製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、フラッシュEEPROM等のフ
ローティングゲートを有する半導体不揮発性記憶装置
は、電源電圧の低下、高集積化に伴い、チップ内部で用
いる書込・消去電圧の低下が必要になってきている。
【0003】書き込み・消去電圧の低下のためには、た
とえばカップリング容量の増加、トンネル酸化膜の薄膜
化が有効であるが、トンネル酸化膜の薄膜化には、デー
タの保持特性からくる限界がある。そのため、従来よ
り、ゲート酸化膜に、いわゆるトンネル窓を形成するこ
とによって、カップリング容量を増加させ、低電圧化を
達成する方法がとられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の方法
ではトンネル窓を形成するには、そのトンネル窓の大き
さは、レジストの解像限界で決まっている。このため、
1μmルールでは1μm×1μmの窓、0.35μmル
ールでは0.35μm×0.35μmの窓となる。した
がって、カップリング容量を大きくするためには、トン
ネル窓を小さくする必要があるが、上述したレジストの
解像度からくる限界のために、カップリング容量の増大
にも限界がある。
【0005】また、従来の方法では、高集積化に伴い、
セルサイズが最小寸法となってきたため、トンネル窓を
形成することが困難となり、チャネル全面がトンネルゲ
ートとなってきていることから、さらにカップリング容
量の増大が困難となっている。
【0006】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、カップリング比を高めることが
でき、書き込み・消去電圧の低電圧化を図れる半導体記
憶装置の製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の半導体記憶装置の製造方法は、基板上に酸
化膜を形成した後、窒化膜を形成し、上記窒化膜の所定
の領域にレジストを解像度限界でできる最小寸法で形成
し、形成したレジストを所望の寸法となるように細径化
処理を行い、レジストで被覆された領域を除く上記窒化
膜および酸化膜を除去し、レジストをマスクとしてゲー
ト酸化膜を形成し、レジストを除去した後、窒化膜およ
びその下層の酸化膜を除去して開口部を形成し、上記開
口部にトンネル酸化膜を形成してトンネル窓を形成す
る。
【0008】
【作用】本発明の製造方法によれば、まず基板上に酸化
膜を形成した後、CVD法等によって窒化膜を形成す
る。そして、窒化膜の所定の領域にレジストを解像度限
界でできる最小寸法で形成する。次に、このレジストに
対して所望の寸法となるように細径化処理、たとえばレ
ジスト剥離用のアッシャーにかけ寸法を細らせる。次い
で、レジストで被覆された領域を除く窒化膜および酸化
膜を、たとえばエッチングにより除去した後、レジスト
をマスクとしてゲート酸化膜を形成する。次に、レジス
トを除去した後、窒化膜およびその下層の酸化膜を、た
とえばエッチングにより除去して開口部を形成し、この
開口部にトンネル酸化膜を形成してトンネル窓を形成す
る。
【0009】
【実施例】図1は、本発明に係る製造方法により製造し
た半導体記憶装置の構成例を示す断面図である。図1に
おいて、1はシリコン基板、2は素子分離領域、3はN
+ ソース拡散層、4はN+ ドレイン拡散層、5はゲート
酸化膜、6はトンネル窓、6aはトンネル酸化膜、7は
フローティングゲート、8は層間絶縁膜、9はコントロ
ールゲートをそれぞれ示している。図1は、チャネルに
トンネル窓6が形成されている場合の構成例を示してい
る。
【0010】図1の構成の半導体記憶装置の製造方法
を、図2および図3を参照しながら順を追って説明す
る。
【0011】まず、図2(A)に示すように、シリコン
基板1上に、たとえばメモリ部のP型ウェル拡散層を形
成した後、熱酸化法などにより所定厚さの酸化膜11を
形成し、さらに窒化膜(SiN)をマスクとして厚さ4
000オングストローム程度の素子分離領域2を形成す
る。次に、素子分離領域2を形成時の窒化膜を除去した
後、酸化膜11および素子分離領域2上に厚さ100オ
ングストローム程度の窒化膜12をCVD法にて形成す
る。このとき、下地酸化膜11は、窒化膜のエッチング
の際に残る膜厚で可能な限り、たとえば50〜100オ
ングストローム程度に薄くする。ここで、このときの酸
化膜11の膜厚をαとする。
【0012】次に、たとえばEB(Electron Beam) や光
波を用いて、図2(B)に示すように、トンネル窓形成
のためのレジスト13をチャネル領域となる窒化膜12
上に解像限界でできる最小寸法で形成する。
【0013】次いで、図2(C)に示すように、レジス
ト13をレジスト剥離用のアッシャーにかけ、寸法を細
らせ、所望の寸法になったところでアッシングを止め
る。次に、図2(D)に示すように、アッシングによっ
て細径化されたレジスト13をマスクにして、窒化膜1
2をエッチングし、続いて下地酸化膜11をウェットエ
ッチングにて除去する。
【0014】次に、レジスト13を除去した後、図3
(A)に示すように、熱酸化処理によりゲート酸化膜5
を成膜する。このとき形成する膜厚は、所望の酸化膜厚
に上述した膜厚αを加えた膜厚とする。
【0015】次に、窒化膜12をエッチングにて除去
し、続いてウェットエッチングで除去した窒化膜12下
の酸化膜11を除去し、図3(B)に示すように、トン
ネル窓となる開口部14を形成する。このとき、ゲート
酸化膜5の膜厚は、上述した膜厚α分だけエッチングで
減少し、20nm〜50nm程度となる。
【0016】次いで、図3(C)に示すように、熱酸化
処理により上述した開口部14に膜厚5nm〜10nm
のトンネル酸化膜6aを成膜し、トンネル窓6を形成す
る。
【0017】そして、図3(D)に示すように、ゲート
酸化膜5およびトンネル窓6上に、ポリシリコンを用い
て、たとえばCVD法によりフローティングゲート7を
形成する。このフローティングゲート7の膜厚は特に限
定されないが、たとえば100nm程度に設定される。
次に、たとえばONO膜(SiO2 /SiN/SiO
2 )からなる層間絶縁膜8を形成する。次いで、層間絶
縁膜8上に、ポリシリコンからなるコントロールゲート
9を、たとえばCVD法により形成する。このコントロ
ールゲート9の膜厚は特に限定されないが、たとえば2
00nm程度に設定される。そして、コントロールゲー
ト9、層間絶縁膜8およびフローティングゲート7を順
次エッチング加工した後、たとえばAs,P等のN+
オン注入を行ってN + ソース拡散層3およびN+ ドレイ
ン拡散層4を形成する。
【0018】以上説明したように、本実施例によれば、
シリコン基板1上に酸化膜11を形成した後、窒化膜1
2を形成し、窒化膜11の所定の領域にレジスト13を
解像度限界でできる最小寸法で形成し、形成したレジス
ト13を所望の寸法となるように細径化処理を行い、レ
ジスト13で被覆された領域を除く窒化膜12および酸
化膜11を除去し、窒化膜形成領域を除く領域にゲート
酸化膜5を形成し、窒化膜12およびその下層の酸化膜
11を除去して開口部14を形成し、開口部14にトン
ネル酸化膜6aを形成してトンネル窓6を形成するの
で、カップリング比を高めることができ、半導体記憶素
子の書き込み・消去電圧、ひいては電源電圧の低電圧化
を図ることができる。また、高耐圧のトランジスタもサ
イズを小さくでき、高集積化を実現できる。さらに、ト
ンネル窓6の面積は、1/10〜1/100程度にでき
ることから、酸化膜に欠陥の含まれる率が下がり、書き
換え回数の向上、初期不良の低下等を図れ、ひいては信
頼性の向上を図ることができる。
【0019】図4は、本発明に係る製造方法により製造
された半導体記憶装置の他の構成例を示す断面図で、ド
レイン側にトンネル窓6を形成した例を示している。本
例では、N+ ドレイン拡散層4からチャネル側に延在さ
せて形成されるN-ドレイン拡散層4a上にトンネル窓
6が形成される。この場合、フローティングゲート7の
形成前に、少なくともN- ドレイン拡散層4aの形成が
行われ、その他の工程は上述した図1の場合と同様に行
われ、上述した効果と同様の効果を得ることができる。
【0020】図5は、本発明に係る製造方法により製造
された半導体記憶装置の他の構成例を示す断面図で、ソ
ース側にトンネル窓6を形成した例を示している。本例
では、N+ ソース拡散層3からチャネル側に延在させて
形成されるN- ソース拡散層3a上にトンネル窓6が形
成される。この場合も、フローティングゲート7の形成
前に、少なくともN- ソース拡散層3aの形成が行わ
れ、その他の工程は上述した図1の場合と同様に行わ
れ、上述した効果と同様の効果を得ることができる。
【0021】なお、上述した各例においては、トンネル
窓6として横断面が方形状パターンのものを例に説明し
たが、たとえば図6に示すように、長方形状のパターン
で形成することも可能である。また、本発明が、トンネ
ル窓を有する不揮発性のメモリの全てに適用できること
はいうまでもない。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体記
憶装置の製造方法によれば、カップリング比を高めるこ
とができ、半導体記憶素子の書き込み・消去電圧、ひい
ては電源電圧の低電圧化を図ることができる。また、高
耐圧のトランジスタもサイズを小さくでき、高集積化を
実現できる。さらに、トンネル窓の面積を、従来の1/
10〜1/100程度とすることができる。その結果、
酸化膜に欠陥の含まれる率が下がり、書き換え回数の向
上、初期不良の低下等を図れ、ひいては信頼性の向上を
図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る製造方法により製造された半導体
記憶装置の構成例を示す断面図である。
【図2】図1に示す半導体記憶装置の製造方法を説明す
るための図である。
【図3】図1に示す半導体記憶装置の製造方法を説明す
るための図である。
【図4】本発明に係る製造方法により製造された半導体
記憶装置の他の構成例を示す断面図で、ドレイン側にト
ンネル窓を形成した例を示す図である。
【図5】本発明に係る製造方法により製造された半導体
記憶装置の他の構成例を示す断面図で、ソース側にトン
ネル窓を形成した例を示す図である。
【図6】トンネル窓を長方形状パターンに形成した場合
の構成例を示す簡略平面図である。
【符号の説明】
1…シリコン基板 2…素子分離領域 3…N+ ソース拡散層 3a…N- ソース拡散層 4…N+ ドレイン拡散層 4a…N- ドレイン拡散層 5…ゲート酸化膜 6…トンネル窓 6a…トンネル酸化膜 7…フローティングゲート 8…層間絶縁膜 9…コントロールゲート 12…窒化膜 14…開口部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フローティングゲートを有し、当該フロ
    ーティングゲートの下層のゲート酸化膜にトンネル窓が
    形成された半導体記憶装置の製造方法であって、 基板上に酸化膜を形成した後、窒化膜を形成し、 上記窒化膜の所定の領域にレジストを解像度限界ででき
    る最小寸法で形成し、 形成したレジストを所望の寸法となるように細径化処理
    を行い、 レジストで被覆された領域を除く上記窒化膜および酸化
    膜を除去し、 レジストをマスクとしてゲート酸化膜を形成し、 レジストを除去した後、窒化膜およびその下層の酸化膜
    を除去して開口部を形成し、 上記開口部にトンネル酸化膜を形成してトンネル窓を形
    成する半導体記憶装置の製造方法。
JP22983494A 1994-09-26 1994-09-26 半導体記憶装置の製造方法 Pending JPH0897302A (ja)

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