JP2015018849A - Semiconductor memory device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体記憶装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor memory device and a manufacturing method thereof.
電気的に書込み及び消去が可能な不揮発性半導体記憶装置のメモリーセルとして、MIS(Metal Insulator Semiconductor)トランジスターのゲート電極下にトラップ性絶縁膜を有するものが知られている。トラップ性絶縁膜を有するメモリーセルとして、MONOS(Metal Oxide Nitride Oxide Semiconductor)方式のメモリーセルがある。このメモリーセルは、ボトム酸化膜及びトップ酸化膜の間に位置する窒化膜に記憶情報として電荷を蓄積し、それをMISトランジスターの閾値電圧として読出すことができるようになっている。 As a memory cell of a nonvolatile semiconductor memory device which can be electrically written and erased, one having a trapping insulating film under a gate electrode of a MIS (Metal Insulator Semiconductor) transistor is known. As a memory cell having a trapping insulating film, there is a MONOS (Metal Oxide Nitride Oxide Semiconductor) type memory cell. In this memory cell, electric charges are stored as stored information in a nitride film positioned between the bottom oxide film and the top oxide film, and can be read out as a threshold voltage of the MIS transistor.
このようなメモリーセルに対する情報の書込み、消去及び読出しを行うために、1つのメモリーセルに1つの選択トランジスターを組み合わせたものがある。この選択トランジスターは、MOS(Metal Oxide Semiconductor)構造を有し、ゲート電極下の絶縁膜が酸化膜であるために、電荷が蓄積されないようになっている。 In order to perform writing, erasing and reading of information with respect to such a memory cell, there is one in which one selection transistor is combined with one memory cell. This selection transistor has a MOS (Metal Oxide Semiconductor) structure, and the insulating film under the gate electrode is an oxide film, so that charges are not accumulated.
以上のようなメモリーセル及び選択トランジスターが配置された半導体記憶装置の製造方法として、メモリーセル及び選択トランジスターが形成される領域上にボトム酸化膜、窒化膜及びトップ酸化膜を形成した後、選択トランジスターが形成される領域上のボトム酸化膜、窒化膜及びトップ酸化膜を除去し、この選択トランジスターが形成される領域上にゲート酸化膜を形成することが行われていた(例えば、特許文献1参照)。 As a method of manufacturing a semiconductor memory device in which the memory cell and the selection transistor are arranged as described above, a bottom oxide film, a nitride film, and a top oxide film are formed on a region where the memory cell and the selection transistor are formed, and then the selection transistor The bottom oxide film, nitride film, and top oxide film on the region where the selective transistor is formed are removed, and a gate oxide film is formed on the region where the selection transistor is formed (see, for example, Patent Document 1). ).
しかしながら、特許文献1に記載の製造方法においては、選択トランジスターが形成される領域上のボトム酸化膜及びトップ酸化膜だけでなく、その間に位置する窒化膜も除去する必要があり、加工精度を高めることが困難な場合があった。 However, in the manufacturing method described in Patent Document 1, it is necessary to remove not only the bottom oxide film and the top oxide film on the region where the selection transistor is to be formed, but also the nitride film positioned between them, thereby improving processing accuracy. It was sometimes difficult.
本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものである。本発明の幾つかの態様は、MONOS方式のメモリーセル及び選択トランジスターのスペースマージンを低減し、半導体記憶装置の面積低減を可能とすることに関連している。 The present invention has been made in view of the above technical problems. Some aspects of the present invention relate to reducing the space margin of the MONOS memory cell and the select transistor, and enabling the area of the semiconductor memory device to be reduced.
本発明の幾つかの態様において、半導体記憶装置の製造方法は、半導体基板の第1領域上に第1シリコン酸化膜を形成し、且つ、半導体基板の第2領域上に第2シリコン酸化膜を形成する工程と、第1シリコン酸化膜上に第1シリコン窒化膜を形成し、且つ、第2シリコン酸化膜上に第2シリコン窒化膜を形成する工程と、第2シリコン窒化膜上に第3シリコン酸化膜を形成し、且つ、第1シリコン窒化膜上に第4シリコン酸化膜を形成する工程と、第4シリコン酸化膜を除去する工程と、第4シリコン酸化膜が除去された第1シリコン窒化膜上に第1ゲート電極を形成し、且つ、第3シリコン酸化膜上に第2ゲート電極を形成する工程と、を備える。
この態様によれば、第4シリコン酸化膜を除去し、第4シリコン酸化膜が除去された第1シリコン窒化膜上に第1ゲート電極を形成し、且つ、第3シリコン酸化膜上に第2ゲート電極を形成するので、第1シリコン窒化膜を除去しなくてもよくなり、半導体記憶装置の面積低減が可能となる。
In some embodiments of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor memory device includes forming a first silicon oxide film on a first region of a semiconductor substrate and forming a second silicon oxide film on a second region of the semiconductor substrate. Forming a first silicon nitride film on the first silicon oxide film, forming a second silicon nitride film on the second silicon oxide film, and forming a third silicon nitride film on the second silicon nitride film. Forming a silicon oxide film and forming a fourth silicon oxide film on the first silicon nitride film; removing the fourth silicon oxide film; and first silicon from which the fourth silicon oxide film has been removed Forming a first gate electrode on the nitride film and forming a second gate electrode on the third silicon oxide film.
According to this aspect, the fourth silicon oxide film is removed, the first gate electrode is formed on the first silicon nitride film from which the fourth silicon oxide film has been removed, and the second silicon oxide film is formed on the third silicon oxide film. Since the gate electrode is formed, it is not necessary to remove the first silicon nitride film, and the area of the semiconductor memory device can be reduced.
上述の態様において、半導体基板の第3領域上に第5シリコン酸化膜を形成し、且つ、半導体基板の第4領域上に第6シリコン酸化膜を形成する工程と、第6シリコン酸化膜を除去する工程と、第6シリコン酸化膜が除去された第4領域上に第7シリコン酸化膜を形成する工程と、第5シリコン酸化膜上に第3ゲート電極を形成し、且つ、第7シリコン酸化膜上に第4ゲート電極を形成する工程と、を更に備え、第4シリコン酸化膜を除去する工程と、第6シリコン酸化膜を除去する工程とを同時に行うことが望ましい。
これによれば、第4シリコン酸化膜を除去する工程と、第6シリコン酸化膜を除去する工程とを同時に行うので、工程数の増加を抑制することができる。
In the above aspect, the step of forming the fifth silicon oxide film on the third region of the semiconductor substrate and forming the sixth silicon oxide film on the fourth region of the semiconductor substrate, and removing the sixth silicon oxide film A step of forming a seventh silicon oxide film on the fourth region from which the sixth silicon oxide film has been removed, a third gate electrode formed on the fifth silicon oxide film, and a seventh silicon oxide film Forming a fourth gate electrode on the film, and preferably removing the fourth silicon oxide film and removing the sixth silicon oxide film simultaneously.
According to this, since the step of removing the fourth silicon oxide film and the step of removing the sixth silicon oxide film are performed simultaneously, an increase in the number of steps can be suppressed.
上述の態様において、第5シリコン酸化膜の膜厚が、第1シリコン酸化膜の膜厚と第1シリコン窒化膜の膜厚との合計より大きく、且つ、第1シリコン酸化膜の膜厚と第1シリコン窒化膜の膜厚との合計が、第7シリコン酸化膜の膜厚より大きくなるようにしてもよい。
これによれば、第5シリコン酸化膜をゲート絶縁膜とするトランジスターを高耐圧のトランジスターとし、第7シリコン酸化膜をゲート絶縁膜とするトランジスターを低耐圧で高速動作可能なトランジスターとすることができる。
In the above aspect, the film thickness of the fifth silicon oxide film is larger than the sum of the film thickness of the first silicon oxide film and the film thickness of the first silicon nitride film, and the film thickness of the first silicon oxide film The total thickness of one silicon nitride film may be larger than the thickness of the seventh silicon oxide film.
According to this, the transistor having the fifth silicon oxide film as the gate insulating film can be a high breakdown voltage transistor, and the transistor having the seventh silicon oxide film as the gate insulating film can be a transistor capable of operating at high speed with low breakdown voltage. .
本発明の他の態様において、半導体記憶装置は、第1導電型の第1領域及び第2領域を含む半導体基板と、第1領域上に位置する第1シリコン酸化膜と、第1シリコン酸化膜上に位置する第1シリコン窒化膜と、第1シリコン窒化膜上に位置する第1ゲート電極と、第2領域上に位置する第2シリコン酸化膜と、第2シリコン酸化膜上に位置する第2シリコン窒化膜と、第2シリコン窒化膜上に位置する第3シリコン酸化膜と、第3シリコン酸化膜上に位置する第2ゲート電極と、を備える。
この態様によれば、第1領域上に、第1シリコン酸化膜と、第1シリコン窒化膜と、がこの順で位置しており、第2領域上の、第2シリコン酸化膜と、第2シリコン窒化膜とが位置する構成と同一であるので、第1領域と第2領域とのスペースマージンを大きくとる必要が無く,半導体記憶装置の面積を低減することができる。
In another aspect of the present invention, a semiconductor memory device includes a semiconductor substrate including a first region and a second region of a first conductivity type, a first silicon oxide film located on the first region, and a first silicon oxide film A first silicon nitride film located above, a first gate electrode located on the first silicon nitride film, a second silicon oxide film located on the second region, and a first silicon oxide film located on the second silicon oxide film A second silicon nitride film; a third silicon oxide film located on the second silicon nitride film; and a second gate electrode located on the third silicon oxide film.
According to this aspect, the first silicon oxide film and the first silicon nitride film are positioned in this order on the first region, and the second silicon oxide film on the second region and the second silicon oxide film Since the silicon nitride film has the same configuration as that of the silicon nitride film, it is not necessary to provide a large space margin between the first region and the second region, and the area of the semiconductor memory device can be reduced.
上述の態様において、第1シリコン酸化膜と第2シリコン酸化膜との膜厚の差、及び、第1シリコン窒化膜と第2シリコン窒化膜との膜厚の差が、第2シリコン酸化膜と第3シリコン酸化膜との膜厚の差より小さくてもよい。 In the above aspect, the difference in film thickness between the first silicon oxide film and the second silicon oxide film and the difference in film thickness between the first silicon nitride film and the second silicon nitride film are the same as those in the second silicon oxide film. It may be smaller than the difference in film thickness with the third silicon oxide film.
上述の態様において、第1シリコン窒化膜の膜厚が、100オングストローム以下であることが望ましい。
これによれば、第1シリコン窒化膜に電荷が蓄えられても、この電荷が第1ゲート電極に向けて抜け出ることができる。
In the above-described aspect, it is desirable that the thickness of the first silicon nitride film is 100 angstroms or less.
According to this, even if charges are stored in the first silicon nitride film, the charges can escape toward the first gate electrode.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。また同一の構成要素には同一の参照符号を付して説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. In addition, this embodiment demonstrated below does not unduly limit the content of this invention described in the claim. Further, not all of the configurations described in the present embodiment are essential as a solution means of the present invention. The same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
<1.構成及び動作>
図1は、本発明の1つの実施形態に係る半導体記憶装置を概念的に示す断面図である。本実施形態に係る半導体記憶装置は、メモリーセルMC及び選択トランジスターSTを備えたセルアレイ領域100と、メモリーセルMC及び選択トランジスターSTに対して書込み、消去、読出しのための電圧を供給するための電子回路を備えた周辺回路領域300と、を含む。セルアレイ領域100及び周辺回路領域300は、例えば単結晶シリコンで構成された1枚の半導体基板10に位置している。
<1. Configuration and Operation>
FIG. 1 is a cross-sectional view conceptually showing a semiconductor memory device according to one embodiment of the present invention. The semiconductor memory device according to the present embodiment includes a
<1−1.セルアレイ領域100の構成>
図1には、セルアレイ領域100に配置された1つのメモリーセルMC及び1つの選択トランジスターSTが代表的に示されている。セルアレイ領域100には、このようなメモリーセルMC及び選択トランジスターSTの組合せが多数配列されている。
<1-1. Configuration of
FIG. 1 representatively shows one memory cell MC and one select transistor ST arranged in the
選択トランジスターSTは、半導体基板10の第1の面に位置する第1領域11に位置している。メモリーセルMCは、半導体基板10の第1の面に位置する第2領域12に位置している。第1領域11及び第2領域12は、第1の導電型(例えば、N型)を有している。半導体基板10の一部に、半導体基板10の導電型と反対の導電型のウェル(図示せず)が形成され、そのウェル内に、第1領域11及び第2領域12が位置していてもよい。
The selection transistor ST is located in the
半導体基板10の第1の面において、選択トランジスターSTが形成される第1領域11に接して、第2の導電型(例えば、P型)の第1拡散層51が位置している。また、メモリーセルMCが形成される第2領域12に接して、第2の導電型の第2拡散層52が位置している。第1領域11と第2領域12との間に、第2の導電型の第3拡散層53が位置している。第1及び第2領域11及び12と第1〜第3拡散層51〜53とが位置する領域の周囲には、素子分離絶縁膜61及び62が位置している。
On the first surface of the
選択トランジスターSTが形成される第1領域11上には、第1シリコン酸化膜21が位置し、第1シリコン酸化膜21上に、第1シリコン窒化膜31が位置し、第1シリコン窒化膜31上に、例えば多結晶シリコンで構成された第1ゲート電極41が位置している。
メモリーセルMCが形成される第2領域12上には、第2シリコン酸化膜22が位置し、第2シリコン酸化膜22上に、第2シリコン窒化膜32が位置し、第2シリコン窒化膜32上に、第3シリコン酸化膜23が位置し、第3シリコン酸化膜23上に、例えば多結晶シリコンで構成された第2ゲート電極42が位置している。
なお、本実施形態において「上」とは、半導体基板10の第1の面と反対側の面からみて、第1の面に向かう方向をいう。
A first
A second
In the present embodiment, “up” refers to a direction toward the first surface when viewed from the surface opposite to the first surface of the
このような構造により、メモリーセルMCにおいては、第2シリコン酸化膜22と第3シリコン酸化膜23との間に位置する第2シリコン窒化膜32に、電荷を蓄えることが可能となり、メモリーセルMCに情報を記憶させることができる。一方、選択トランジスターSTにおいては、第1シリコン窒化膜31が第1ゲート電極41に接しているため、第1シリコン窒化膜31に電荷が蓄えられても、この電荷は第1ゲート電極41に向けて抜け出ることができる。なお、第1シリコン窒化膜31から電荷が抜け出ることを容易にするため、第1シリコン窒化膜31の膜厚は、100オングストローム以下とするのが望ましい。第2シリコン窒化膜32も、同じ膜厚でよい。
With such a structure, in the memory cell MC, it becomes possible to store electric charge in the second
選択トランジスターSTに含まれる第1ゲート電極41は、例えば、第1のワード選択ライン(図示せず)に接続される。メモリーセルMCに含まれる第2ゲート電極42は、例えば、第2のワード選択ライン(図示せず)に接続される。
上記第1拡散層51は、例えば、ビット選択ライン(図示せず)に接続される。上記第2拡散層52は、例えば、一定電位のソースライン(図示せず)に接続される。
The
The
<1−2.セルアレイ領域100の動作>
第1のワード選択ラインにより第1ゲート電極41に電位V1が印加され、且つ、第2のワード選択ラインにより第2ゲート電極42に電位V2が印加された場合であって、これらの電位がそれぞれ選択トランジスターST及びメモリーセルMCの閾値電圧以上であった場合には、第1領域11及び第2領域12にそれぞれチャネルが形成される。このとき、ビット選択ラインに対して、ソースラインの電位と異なる電位が印加されると、第1拡散層51と第2拡散層52との間に電流が流れる。
<1-2. Operation of
When the potential V1 is applied to the
本実施形態に係る半導体記憶装置においては、メモリーセルMCの第2シリコン窒化膜32に電荷が蓄えられた場合と、この電荷が消去された場合とで、メモリーセルMCの閾値電圧が変化する。そこで、例えば、メモリーセルMCの閾値電圧がVtaとVtbとに変化する場合に(但し、Vta<Vtb)、第2のワード選択ラインにより第2ゲート電極42に印加される電位V2を、Vta<V2<Vtbの範囲に設定する。
In the semiconductor memory device according to the present embodiment, the threshold voltage of the memory cell MC changes between when the charge is stored in the second
これにより、第2シリコン窒化膜32に、電荷が蓄えられた場合と、この電荷が消去された場合とで、第1拡散層51と第2拡散層52との間に流れる電流がON又はOFFとなるので、メモリーセルMCに蓄えられた情報を読出すことができる。このような読出し動作においては、第1のワード選択ライン、第2のワード選択ライン及びビット選択ラインを介して印加される電位は、あまり高い電位である必要はない。
As a result, the current flowing between the
一方、メモリーセルMCの第2シリコン窒化膜32に電荷を蓄える動作と、この電荷を消去する動作においては、例えば、第2ゲート電極42に高い電位を印加する場合がある。例えば、第1ゲート電極41に電位V1を印加して第1領域11にチャネルが形成された状態とし、且つ、第2ゲート電極42に電位V3を印加するとき、電位V3の絶対値が電位V1の絶対値に対して十分に高い電位とすることにより、第2領域12に形成されたチャネルを通過する電荷をホットキャリアとし、第2シリコン窒化膜32に電荷を引き込む方法がある。或いは、第1ゲート電極41に印加する電位を変更して第1領域11にチャネルが形成されない状態とし、且つ、第2ゲート電極42に電位V4を印加するとき、電位V4とソースラインの電位との差を十分に高い電位差とすることにより、第2領域12又は第2ゲート電極42から第2シリコン窒化膜32に電荷を引き込み、又は第2シリコン窒化膜32の電荷を引き抜く方法がある。何れの方法においても、第2ゲート電極42に高い電位を印加する場合がある。
On the other hand, in the operation of storing charges in the second
<1−3.周辺回路領域300>
上記のようなセルアレイ領域100の動作を可能とするため、周辺回路領域300には、メモリーセルMC及び選択トランジスターSTに電位を印加するトランジスターとして、高耐圧トランジスターHVと、低耐圧トランジスターLVとが配置されている。図1には、1つの高耐圧トランジスターHV及び1つの低耐圧トランジスターLVのみが代表的に示されている。
<1-3.
In order to enable the operation of the
高耐圧トランジスターHVは、半導体基板10の第1の面に位置する第3領域13に位置している。低耐圧トランジスターLVは、半導体基板10の第1の面に位置する第4領域14に位置している。第3領域13及び第4領域14は、上記第1の導電型と同じ導電型でもよいし、その反対の導電型でもよい。半導体基板10の一部に、半導体基板10の導電型と反対の導電型のウェル(図示せず)が形成され、そのウェル内に、第3領域13又は第4領域14が位置していてもよい。
The high breakdown voltage transistor HV is located in the
半導体基板10の第1の面において、高耐圧トランジスターHVが形成される第3領域13に接して、且つ、平面視で第3領域13の両側に、第3領域13の導電型と反対の導電型の第4拡散層54及び第5拡散層55が位置している。第3領域13と第4、第5拡散層54、55とが位置する領域の周囲には、素子分離絶縁膜63及び64が位置している。なお、本実施形態において「平面視」とは、第1の面の上から第1の面に垂直な方向に見た状態をいう。
また、低耐圧トランジスターLVが形成される第4領域14に接して、且つ、平面視で第4領域14の両側に、第4領域14の導電型と反対の導電型の第6拡散層56及び第7拡散層57が位置している。第4領域14と第6、第7拡散層56、57とが位置する領域の周囲には、素子分離絶縁膜65及び66が位置している。
Conductivity opposite to the conductivity type of the
Further, in contact with the
高耐圧トランジスターHVが形成される第3領域13上には、第5シリコン酸化膜25が位置し、第5シリコン酸化膜25上に、第3ゲート電極43が位置している。
低耐圧トランジスターLVが形成される第4領域14上には、第7シリコン酸化膜27が位置し、第7シリコン酸化膜27上に、第4ゲート電極44が位置している。
A fifth
A seventh
第5シリコン酸化膜25は、第7シリコン酸化膜27に比べて膜厚が大きい。これにより、高耐圧トランジスターHVは比較的高い電位をセルアレイ領域100に供給することができる。一方、低耐圧トランジスターLVは、第7シリコン酸化膜27の膜厚が小さいので、高速動作が可能であり、例えば、セルアレイ領域100に記憶された情報を高速で読出すことができる。
The fifth
<2.製造方法>
図2〜図4は、図1に示す半導体記憶装置の製造工程を示す断面図である。図2(A)に示されるように、まず、半導体基板10の第1の面に、第1、第2領域11、12及び上述の第1〜第3拡散層51〜53が形成される領域の周囲に位置する素子分離絶縁膜61及び62と、第3領域13及び上述の第4、第5拡散層54、55が形成される領域の周囲に位置する素子分離絶縁膜63及び64と、第4領域14及び上述の第6、第7拡散層56、57が形成される領域の周囲に位置する素子分離絶縁膜65及び66と、をそれぞれ形成し、更に、130オングストローム程度の犠牲酸化膜80を形成する。
<2. Manufacturing method>
2 to 4 are cross-sectional views showing manufacturing steps of the semiconductor memory device shown in FIG. As shown in FIG. 2A, first, regions where the first and
次に、図2(B)に示されるように、犠牲酸化膜80のうちのセルアレイ領域100の上に位置する部分を除去する。
次に、図2(C)に示されるように、犠牲酸化膜80が除去されたセルアレイ領域100の上に、シリコン酸化膜20aを形成する。シリコン酸化膜20aは、第1領域11上の第1シリコン酸化膜21と、第2領域12上の第2シリコン酸化膜22とを含む。
Next, as shown in FIG. 2B, a portion of the
Next, as shown in FIG. 2C, a
このとき、第1シリコン酸化膜21と第2シリコン酸化膜22との間には境界がなくてもよく、第1シリコン酸化膜21と第2シリコン酸化膜22とがつながっていてもよい。第1シリコン酸化膜21及び第2シリコン酸化膜22の膜厚は、例えば、40オングストローム程度とする。
At this time, there may be no boundary between the first
次に、図3(D)に示されるように、半導体基板10の第1の面の上全体に、シリコン窒化膜30及びシリコン酸化膜20bを形成する。シリコン窒化膜30は、第1領域11上の第1シリコン酸化膜21の上に位置する第1シリコン窒化膜31と、第2領域12上の第2シリコン酸化膜22の上に位置する第2シリコン窒化膜32とを含む。また、シリコン酸化膜20bは、第2シリコン窒化膜32の上に位置する第3シリコン酸化膜23と、第1シリコン窒化膜31の上に位置する第4シリコン酸化膜24とを含む。
Next, as illustrated in FIG. 3D, the
このとき、第1シリコン窒化膜31と第2シリコン窒化膜32との間には境界がなくてもよく、第1シリコン窒化膜31と第2シリコン窒化膜32とがつながっていてもよい。また、第3シリコン酸化膜23と第4シリコン酸化膜24との間には境界がなくてもよく、第3シリコン酸化膜23と第4シリコン酸化膜24とがつながっていてもよい。第1シリコン窒化膜31及び第2シリコン窒化膜32の膜厚は、例えば、45オングストローム程度とする。第3シリコン酸化膜23及び第4シリコン酸化膜24の膜厚は、例えば、85オングストローム程度とする。
At this time, there may be no boundary between the first
上述のように、第1シリコン酸化膜21及び第2シリコン酸化膜22は同時に形成され、第1シリコン窒化膜31及び第2シリコン窒化膜32は同時に形成されるので、第1シリコン酸化膜21と第2シリコン酸化膜22との膜厚の差、及び、第1シリコン窒化膜31と第2シリコン窒化膜32との膜厚の差は小さく、ほぼ同じ膜厚となる。例えば、第1シリコン酸化膜21と第2シリコン酸化膜22との膜厚の差、及び、第1シリコン窒化膜31と第2シリコン窒化膜32との膜厚の差は、第2シリコン酸化膜22と第3シリコン酸化膜23との膜厚の差より小さくてもよい。
As described above, the first
次に、図3(E)に示されるように、図3(D)において形成されたシリコン酸化膜20b及びシリコン窒化膜30のうちの、周辺回路領域300の上に位置する部分をドライエッチングにより除去する。
次に、図3(F)に示されるように、図2(A)において形成された犠牲酸化膜80のうちの、周辺回路領域300の上に位置する部分をウェットエッチングにより除去する。
Next, as shown in FIG. 3E, portions of the
Next, as shown in FIG. 3F, a portion of the
次に、図4(G)に示されるように、犠牲酸化膜80が除去された周辺回路領域300の上に、シリコン酸化膜20cを形成する。シリコン酸化膜20cは、第3領域13の上に位置する第5シリコン酸化膜25と、第4領域14の上に位置する第6シリコン酸化膜26とを含む。第5シリコン酸化膜25及び第6シリコン酸化膜26の膜厚は、この段階では、例えば105オングストローム程度とする。なお、シリコン酸化膜20cの形成前のクリーニング時に、第3シリコン酸化膜23及び第4シリコン酸化膜24の膜厚が、例えば、55オングストローム程度にまで減少してもよい。
Next, as shown in FIG. 4G, a
次に、図4(H)に示されるように、第6シリコン酸化膜26と、第4シリコン酸化膜24とを、ウェットエッチングにより同時に除去する。第4シリコン酸化膜24のエッチングにおいては、第1シリコン窒化膜31がエッチングストッパーとなるので、選択トランジスターSTのゲート絶縁膜の膜厚を高精度に得ることができる。また、第1シリコン窒化膜31をエッチングする必要がないので、シリコン窒化膜の加工精度を考慮してメモリーセルMC及び選択トランジスターSTのスペースマージンを大きくとる必要がなく、半導体記憶装置の面積を低減することができる。
Next, as shown in FIG. 4H, the sixth
次に、図4(I)に示されるように、第6シリコン酸化膜26が除去された第4領域14の上に、第7シリコン酸化膜27を形成する。第7シリコン酸化膜27の膜厚は、例えば35オングストローム程度とする。このとき、第5シリコン酸化膜25の膜厚が、120オングストローム程度にまで増加してもよい。また、第7シリコン酸化膜27の形成前のクリーニング時に、第3シリコン酸化膜23の膜厚が、例えば、45オングストローム程度にまで減少してもよい。
Next, as shown in FIG. 4I, a seventh
次に、図5(J)に示されるように、半導体基板10の第1の面の上全体に、多結晶シリコン膜40を形成する。
次に、図5(K)に示されるように、多結晶シリコン膜40のうちの第1〜第4領域11〜14の上の部分を残して除去することにより、第1〜第4ゲート電極41〜44を形成する。
Next, as shown in FIG. 5J, a
Next, as shown in FIG. 5K, the first to fourth gate electrodes are removed by leaving the portions of the
次に、図5(L)に示されるように、第1〜第4ゲート電極41〜44をマスクとして、第1、第2、第3、第5、第7シリコン酸化膜21、22、23、25、27及び第1、第2シリコン窒化膜31、32をエッチングすることにより、選択トランジスターST、メモリーセルMC、高耐圧トランジスターHV及び低耐圧トランジスターLVのゲート絶縁膜を形成する。
Next, as shown in FIG. 5L, the first, second, third, fifth, and seventh
その後、例えば図1に示されるように、半導体基板10の一部に第2の導電型の不純物を注入することにより、第1〜第7拡散層51〜57を形成し、その他の図示されない加工を行う。これにより、本実施形態に係る半導体記憶装置が製造される。
Thereafter, for example, as shown in FIG. 1, the first to seventh diffusion layers 51 to 57 are formed by implanting impurities of the second conductivity type into a part of the
HV…高耐圧トランジスター、LV…低耐圧トランジスター、MC…メモリーセル、ST…選択トランジスター、10…半導体基板、11…第1領域、12…第2領域、13…第3領域、14…第4領域、21…第1シリコン酸化膜、22…第2シリコン酸化膜、23…第3シリコン酸化膜、24…第4シリコン酸化膜、25…第5シリコン酸化膜、26…第6シリコン酸化膜、27…第7シリコン酸化膜、31…第1シリコン窒化膜、32…第2シリコン窒化膜、40…多結晶シリコン膜、41…第1ゲート電極、42…第2ゲート電極、43…第3ゲート電極、44…第4ゲート電極、51…第1拡散層、52…第2拡散層、53…第3拡散層、54…第4拡散層、55…第5拡散層、56…第6拡散層、57…第7拡散層、61〜66…素子分離絶縁膜、80…犠牲酸化膜、100…セルアレイ領域、300…周辺回路領域。
HV ... High breakdown voltage transistor, LV ... Low breakdown voltage transistor, MC ... Memory cell, ST ... Select transistor, 10 ... Semiconductor substrate, 11 ... First region, 12 ... Second region, 13 ... Third region, 14 ... Fourth region , 21 ... 1st silicon oxide film, 22 ... 2nd silicon oxide film, 23 ... 3rd silicon oxide film, 24 ... 4th silicon oxide film, 25 ... 5th silicon oxide film, 26 ... 6th silicon oxide film, 27 ... 7th silicon oxide film, 31 ... 1st silicon nitride film, 32 ... 2nd silicon nitride film, 40 ... Polycrystalline silicon film, 41 ... 1st gate electrode, 42 ... 2nd gate electrode, 43 ...
Claims (6)
前記第1シリコン酸化膜上に第1シリコン窒化膜を形成し、且つ、前記第2シリコン酸化膜上に第2シリコン窒化膜を形成する工程と、
前記第2シリコン窒化膜上に第3シリコン酸化膜を形成し、且つ、前記第1シリコン窒化膜上に第4シリコン酸化膜を形成する工程と、
前記第4シリコン酸化膜を除去する工程と、
前記第4シリコン酸化膜が除去された前記第1シリコン窒化膜上に第1ゲート電極を形成し、且つ、前記第3シリコン酸化膜上に第2ゲート電極を形成する工程と、
を備えた半導体記憶装置の製造方法。 Forming a first silicon oxide film on the first region of the semiconductor substrate and forming a second silicon oxide film on the second region of the semiconductor substrate;
Forming a first silicon nitride film on the first silicon oxide film, and forming a second silicon nitride film on the second silicon oxide film;
Forming a third silicon oxide film on the second silicon nitride film and forming a fourth silicon oxide film on the first silicon nitride film;
Removing the fourth silicon oxide film;
Forming a first gate electrode on the first silicon nitride film from which the fourth silicon oxide film has been removed, and forming a second gate electrode on the third silicon oxide film;
A method for manufacturing a semiconductor memory device comprising:
前記半導体基板の第3領域上に第5シリコン酸化膜を形成し、且つ、前記半導体基板の第4領域上に第6シリコン酸化膜を形成する工程と、
前記第6シリコン酸化膜を除去する工程と、
前記第6シリコン酸化膜が除去された前記第4領域上に第7シリコン酸化膜を形成する工程と、
前記第5シリコン酸化膜上に第3ゲート電極を形成し、且つ、前記第7シリコン酸化膜上に第4ゲート電極を形成する工程と、
を更に備え、
前記第4シリコン酸化膜を除去する工程と、前記第6シリコン酸化膜を除去する工程とを同時に行う、半導体記憶装置の製造方法。 In claim 1,
Forming a fifth silicon oxide film on the third region of the semiconductor substrate and forming a sixth silicon oxide film on the fourth region of the semiconductor substrate;
Removing the sixth silicon oxide film;
Forming a seventh silicon oxide film on the fourth region from which the sixth silicon oxide film has been removed;
Forming a third gate electrode on the fifth silicon oxide film and forming a fourth gate electrode on the seventh silicon oxide film;
Further comprising
A method of manufacturing a semiconductor memory device, wherein the step of removing the fourth silicon oxide film and the step of removing the sixth silicon oxide film are simultaneously performed.
前記第5シリコン酸化膜の膜厚が、前記第1シリコン酸化膜の膜厚と前記第1シリコン窒化膜の膜厚との合計より大きく、且つ、
前記第1シリコン酸化膜の膜厚と前記第1シリコン窒化膜の膜厚との合計が、前記第7シリコン酸化膜の膜厚より大きくなるようにする、半導体記憶装置の製造方法。 In claim 2,
The film thickness of the fifth silicon oxide film is greater than the sum of the film thickness of the first silicon oxide film and the film thickness of the first silicon nitride film; and
A method of manufacturing a semiconductor memory device, wherein the total thickness of the first silicon oxide film and the first silicon nitride film is larger than the thickness of the seventh silicon oxide film.
前記第1領域上に位置する第1シリコン酸化膜と、
前記第1シリコン酸化膜上に位置する第1シリコン窒化膜と、
前記第1シリコン窒化膜上に位置する第1ゲート電極と、
前記第2領域上に位置する第2シリコン酸化膜と、
前記第2シリコン酸化膜上に位置する第2シリコン窒化膜と、
前記第2シリコン窒化膜上に位置する第3シリコン酸化膜と、
前記第3シリコン酸化膜上に位置する第2ゲート電極と、
を備えた半導体記憶装置。 A semiconductor substrate including a first region and a second region of the first conductivity type;
A first silicon oxide film located on the first region;
A first silicon nitride film located on the first silicon oxide film;
A first gate electrode located on the first silicon nitride film;
A second silicon oxide film located on the second region;
A second silicon nitride film located on the second silicon oxide film;
A third silicon oxide film located on the second silicon nitride film;
A second gate electrode located on the third silicon oxide film;
A semiconductor memory device.
前記第1シリコン酸化膜と前記第2シリコン酸化膜との膜厚の差、及び、前記第1シリコン窒化膜と前記第2シリコン窒化膜との膜厚の差が、前記第2シリコン酸化膜と前記第3シリコン酸化膜との膜厚の差より小さい、半導体記憶装置。 In claim 4,
The difference in film thickness between the first silicon oxide film and the second silicon oxide film and the difference in film thickness between the first silicon nitride film and the second silicon nitride film are different from those in the second silicon oxide film. A semiconductor memory device having a thickness smaller than that of the third silicon oxide film.
前記第1シリコン窒化膜の膜厚が、100オングストローム以下である、半導体記憶装置。 In claim 4 or claim 5,
A semiconductor memory device, wherein the first silicon nitride film has a thickness of 100 angstroms or less.
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