JPS62131581A - 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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JPS62131581A
JPS62131581A JP60271870A JP27187085A JPS62131581A JP S62131581 A JPS62131581 A JP S62131581A JP 60271870 A JP60271870 A JP 60271870A JP 27187085 A JP27187085 A JP 27187085A JP S62131581 A JPS62131581 A JP S62131581A
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JP
Japan
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type
gate electrode
layer
epitaxial layer
film
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JP60271870A
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English (en)
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Takeshi Fukutomi
福富 毅
Kazuo Sato
和夫 佐藤
Kanji Hirano
平野 幹二
Hirozumi Omae
御前 博澄
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Publication of JPS62131581A publication Critical patent/JPS62131581A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/10Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration
    • H01L27/105Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration including field-effect components

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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】 産業上の利用分野 本発明は、金属−絶縁物一半導体(以下MISという)
型不揮発性記憶素子全備えた高集積化半導体装置の製造
方法に関するものである。
従来の技術 LSI技術の進歩に伴い、半導体集積回路の高性能化、
高機能化が進む中で、同一チップ上にMIS型不揮発性
素子を用いた電気的書き換え可能fzROM(EEPR
OM)、!:?(りo−yンビュータなどの制御回路機
能を共存させるデバイスに対する要求が高まりつつある
。例えばMIS型不揮発性記憶素子の一つとして薄い酸
化シリコン膜上に窒化シリコン膜を形成させ、その上に
金属電極を形成したMNOS(金属−窒化シリコン膜−
酸化シリコン膜−半導体)構造の不揮発性メモリトラン
ジスタがよく知られているが、このMNOSメモリトラ
ンジスタを用いたメモリ回路部と、このメモリ回路をコ
ントロールする制御回路とを同一チップに共存させたM
NOSメモリ内蔵1チツプマイクロコンピユータの必要
性が高まりつつある。
この様なMIS型不揮発性記憶素子からなるメモリ回路
部と、MIS型電界効果トランジスタからなる周辺回路
部を同一基板上に共存させた半導体装置においてはメモ
リ以外の周辺回路を同一チップ上に集積するので、チッ
プの消費電力が増加し、このためチップの温度上昇が起
り、同一チップ上に共存させた不揮発性メモリトランジ
スタの記憶保持特性に悪影響を与える。これ?防ぐため
周辺回路部はできるだけ低消費電力化が可能なCMOS
(相補MO3)化することが望まれていた。
発明が解決しようとする問題点 上記の様に、不揮発性記憶素子と0M03回路を同一チ
ップ上に共存させた半導体装置において、近年システム
の規模が大きくなるに伴い、高集積化、高性能化の要求
が高まりつつあり、この様な要求を実現するためには、
0M08回路に必要なウェル領域とメモリ回路を形成す
る領域とを電気的に分離する必要があり、従来の0MO
3構造を使用できないといった問題点を有していた。さ
らに、メモリ回路部には不揮発性記憶素子以外に、その
メモリのピント選択するためのMIS型電界効果トラン
ジスタを共存させる必要があるため、メモリ回路部の集
積度があまり上がらないといった欠点を有しでいた。
本発明は、上記問題点を解消するもので、MIS型不揮
発性記憶素子を備えた半導体装置において、その低消費
電力化をはかり、またメモリ回路部の高集積化をはかる
ことを目的とした構造の半導体装置の製造方法を提供す
るものである。
問題点を解決するための手段 本発明は、上記目的を達成するために、一導電型半導体
基板上に、反対導電型のエピタキシャル層を形成し、前
記基板と同一導電型の第1.第2の拡散領域により前記
エピタキシャル層を第1と第2の分離エピタキシャル層
に分離する工程、前記第1の分離エピタキシャル層に第
1のゲート電極を用いkMIS型電界効果トランジスタ
と、第2のゲート電極を用いたMIS型不揮発性記憶素
子とを形成する工程、前記第2の分離エピタキシャル層
の表面から前記基板と同一導電型のウェル領域を形成し
同ウェル領域および同ウェル領域以外の前記第2の分離
エピタキシャル層に相補対の各MIS型電界効果トラン
ジスタを形成する工程とを備えたものである。
作   用 上記構成により、0M08回路に必要なウェル領域とメ
モリ回路部を形成する領域を電気的に分離することが可
能となり、さらにメモリ回路部の第1のゲート電極と第
2のゲート電極がオーバーラツプした構造としているた
め、メモリ回路部の高集積化が可能となる。
実施例 以下、具体的な実施例を図面を用いて説明する。
第1図〜第6図は、本発明の製造方法の一実施例を工程
順に半導体装置の断面構造で示した図である。第1図に
おいて5N型シリコン基板1にジクロルシラン(s l
H2Cl32 )の熱分解を利用してP型エピタキシャ
ル層2を成長させる。次いでエピタキシャル層2にN型
の深い拡散層3を酸化膜をマスクとした不純物拡散技術
により拡散し、同エピタキンヤル層を、第1の分離エピ
タキシャル層4及び第2の分離エピタキシャル層5に分
離する。
さらに第2の分離エピタキシャル層5の表面からイオン
注入技術及び熱拡散技術を利用して、N型のウェル層6
を形成する。本実施例においては、N型シリコン基板1
の不純物濃度として、1×101−−5程度、P型エピ
タキシャル層2は、ボロンを不純物としてlX10(:
FF1  程度、厚さを15μmとしbさらにN型つェ
ル層eの不純物表面濃度f I X 1016cm−5
程度、拡散深さは約5μmとし、N型拡散層3がN型シ
リコン基板1に十分到達する様にN型ウェル層6の成形
における熱処理条件をも合せて制御し形成する。次に、
第2図に示すように、窒化シリコン膜をマスクに用いた
選択酸化(LOCO3)技術を利用したフィールド酸化
@7により素子間分離を施す。その後、窒化シリコン膜
及び保護酸化膜を除去する。本実施例では、保護酸化膜
500人。
窒化シリコン膜1200人として、フィールド酸化膜厚
を8000人程度とした。
次いで、第3図に示すように、相補対のMO3型電界効
果トランジスタを形成する部分のゲート絶縁膜及びその
ゲート電極層を成長した後、リングラフィ技術およびエ
ツチング技術を用いて、MO3型トランジスタのゲート
部及び、配線となる部分を除いて、ゲート電極層を除去
する。分離エピタキシャル層4のメモリ選択用Nチャネ
ルMO3型トランジスタを形成する部分は、ゲート絶縁
膜である二酸化シリコン膜8および同上にゲート電極9
″f:、設け、同時に、他方のN型ウェル層6にPチャ
ネルMO8型トランジスタを形成する部分は、ゲート絶
縁膜である二酸化シリコン膜1λその上にゲート電極1
31f:設け、また分離エピタキシャル層6のN型ウェ
ル層6以外でNチャネルMO5型トランジスタを形成す
る部分は、ゲート絶縁膜である二酸化シリコン膜10上
に、ゲート電極11を設けている。本実施例では、ゲー
ト絶縁膜である二酸化シリコン膜8.10.12の膜厚
を600人とし、ゲート電極9,11.13ととして多
結晶シリコン膜を用い、その膜厚を6α℃人程度とした
次に第4図に示すように、NチャネルMNO3型不揮発
性メモリトランジスタを形成する部分のゲート絶縁膜で
ある二酸化シリコン膜14.窒化シリコン膜16、そし
てゲート電極層16を成長した後、リングラフィ技術、
エツチング技術を用いてMNO3型メモリトランジスタ
のゲート部分を、NチャネルMO3型電界効果トランジ
スタを形成する部分のゲート電極9の上に一部オーバー
ラノプするように形成する。本実施例では、二酸化シリ
コン膜14は、MNO3型メモリトランジスタのトンネ
リング媒体となりうるように膜厚を20八程度とした。
さらに二酸化シリコン14」二の窒化シリコン膜15と
しては、シラン(S i Ha )とアンモニア(NH
3)の化学反応に基づく気相成長法により、約300人
の厚さに形成した。ゲート電極16としては、多結晶シ
リコン膜の金概性電極を用い、その膜厚を5ooo人程
度とした。次に第6図に示す様に、リングラフィ技術お
よびセルフ7ライン技術を用いて、P型不純物イオン注
入をN型ウェル層6のPチャネルMO3型トランジスタ
のソース17.ドレイン18領域に施し、同時に、分離
エピタキシャル層6のN型ウェル層6以外のNチャネル
MO3型トランジスタを形成する周辺にガートバンド1
9としてP型不純物のイオンを注入する。次に第6図に
示すように、リソグラフィ技術およびセル7アライン技
術を用いてN型不純物のイオン注入を分離エピタキシャ
ル層4のMNOS型メモリのビットライン20.ソース
ライン21領域および分離エピタキシャル層5のN−1
−ヤネルMO3型トランジスタのソース22゜ドレイン
23領域、さら[N型ウェル層6の周辺にガートバンド
24としてN型不純物のイオン注入を、それぞれ、同時
に施す。本実施例では、P型不純物としてホウ素イオy
(B”)、N型不純物としてヒ素イオン(As”)i用
いた。次に層間絶縁膜を形成し、NチャネルMO3)ラ
ンジスフとPチャネルMO3)ランジスフ金相補的に接
続すべく、気相成長技術、リングラフィ技術およびエツ
チング技術を用いてコンタクト孔、金属配線層および保
護膜の形成2行うことで不揮発性記憶素子を備えfcC
MO3回路を構成することができる1つなお本実施例で
は、MIS型不揮発性記憶素子としてMNOS型不揮発
性メモリトラ/ジスタ全スフた場合について述べたが、
この不揮発性メモリトランジスタのゲート絶縁膜として
窒化シリコン膜の代りに、例えば酸化アルミニウム(A
1203)。
酸化タンタル(Ta2o3)等の高誘電体膜を用いても
よいことはいうまでもない。
発明の効果 以上の様に、本発明のごとき構造によれば、MIS型不
揮発性記憶素子を備えた半導体装置において、その低消
費電力化と、高集積化に大きく寄与するものである0
【図面の簡単な説明】
第1図〜第6図は本発明の一実施例である半導体装置の
製造方法を示す工程順構造断面図である。 1・・・・・・N型シリコン基板、2・・・・・・P型
エピタキシャル層、3・・・・・・N型拡散層、4,5
・・・・・・分離工ピタキシャル層、6・・・・・・N
型ウェル層、7・・・・・・フィルド酸化膜、8,10
,12.14・・・・・・酸化シリコン膜、9,11 
.13.16・・・・・・ゲート電極、15・・・・・
・窒化シリコン膜、17,18.19・・・・・・P型
拡散層、20,21.22,23.24・川・・N型拡
散層。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一導電型半導体基板上に、反対導電型のエピタキ
    シャル層を形成し、前記基板と同一導電型の第1、第2
    の拡散領域により前記エピタキシャル層を第1と第2の
    分離エピタキシャル層に分離する工程、前記第1の分離
    エピタキシャル層に第1のゲート電極を用いたMIS型
    電界効果トランジストと、第2のゲート電極を用いたM
    IS型不揮発性記憶素子を形成する工程、前記第2の分
    離エピタキシャル層の表面から前記基板と同一導電型の
    ウェル領域を形成し、同ウェル領域および同ウェル領域
    以外の前記第2の分離エピタキシャル層に相補対の各M
    IS型電界効果トランジスタを形成する工程とを備えた
    半導体装置の製造方法。
  2. (2)第1の分離エピタキシャル層に形成される第1の
    ゲート電極と第2のゲート電極がオーバーラップする様
    に形成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。
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