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JPH07135265A - Manufacture of nonvolatile semiconductor memory - Google Patents

Manufacture of nonvolatile semiconductor memory

Info

Publication number
JPH07135265A
JPH07135265A JP5282749A JP28274993A JPH07135265A JP H07135265 A JPH07135265 A JP H07135265A JP 5282749 A JP5282749 A JP 5282749A JP 28274993 A JP28274993 A JP 28274993A JP H07135265 A JPH07135265 A JP H07135265A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
gate
oxide film
polysilicon
hto
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP5282749A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2970984B2 (en
Inventor
Kiyoshige Oomori
清薫 大森
Masanori Yoshimi
正徳 吉見
Yoshimitsu Yamauchi
祥光 山内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP5282749A priority Critical patent/JP2970984B2/en
Publication of JPH07135265A publication Critical patent/JPH07135265A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2970984B2 publication Critical patent/JP2970984B2/en
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  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the deterioration of the insulating property of a nonvolatile semiconductor memory by forming an HTO film on the surface of a semiconductor substrate including floating gates and side-wall spacers on the side walls of the floating gates, and then, a control gate on the surface of the substrate including the floating gates and side-wall spacers. CONSTITUTION:After forming floating gates 5 on a semiconductor substrate 1 having LOCOS oxide films 2 and gate oxide films 4 by patterning a polysilicon, oxide film, and nitride film, an HTO film 9 is formed on the surface of the substrate 1 including the gates 5. Then side-wall spacers 9a are formed on the side walls of the gates 5 by etching back the film 9. After forming the spacers 9a, a control gate 10 is formed on the surface of the substrate 1 including the gates 5 and spacers 9a. Therefore, a sufficiently large thickness can be secured for an interlayer insulating film between the gates 5 and gate 10.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、不揮発性半導体メモリ
の製造方法に関し、より詳細には、電気的に書き込み消
去が可能な、2層ポリシリコンゲート構造の不揮発性半
導体メモリの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a non-volatile semiconductor memory, and more particularly to a method for manufacturing a non-volatile semiconductor memory having a two-layer polysilicon gate structure which can be electrically written and erased.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、製造工程に起因する絶縁性劣化により生じる半導体
装置の信頼性の低下を改善するために、種々の不揮発性
半導体メモリの製造方法が提案されている。例えば、フ
ローティングゲート上に、フローティングゲートを被覆
するようにコントロールゲートが配設される2層ポリシ
リコンゲート構造の不揮発性半導体メモリの製造方法を
図面に基づいて説明する。
2. Description of the Related Art Conventionally, various methods for manufacturing a non-volatile semiconductor memory have been proposed in order to ameliorate a decrease in reliability of a semiconductor device caused by insulation deterioration caused by a manufacturing process. Has been done. For example, a method of manufacturing a non-volatile semiconductor memory having a two-layer polysilicon gate structure in which a control gate is provided on the floating gate so as to cover the floating gate will be described with reference to the drawings.

【0003】まず、図9(a)に示したように、シリコ
ン基板51上に、ロコス酸化膜52を形成することによ
り活性領域を規定したのち、シリコン基板51上全面に
膜厚90〜110Å程度のゲート酸化膜53を形成す
る。そして、CVD法により、膜厚750〜1500Å
程度のポリシリコンを形成し、このポリシリコンにN+
不純物拡散を行う。次いで、N+ポリシリコン上に、熱
酸化により膜厚100〜150Å程度のSiO2 膜54
を形成した後、さらに、SiO2 膜54上に、CVD法
により膜厚150〜250Å程度のSiN膜55を形成
する。そして、レジスト56をマスクとしたフォトエッ
チによりポリシリコンをパターニングし、活性領域を被
覆するように、フローティングゲート(FG)57を形
成する。
First, as shown in FIG. 9A, an active region is defined by forming a locos oxide film 52 on a silicon substrate 51, and then a film thickness of about 90 to 110Å is formed on the entire surface of the silicon substrate 51. Forming a gate oxide film 53. Then, by the CVD method, the film thickness is 750 to 1500 Å
Forming a polysilicon layer, and adding N + to this polysilicon
Impurity diffusion is performed. Then, a SiO 2 film 54 having a film thickness of about 100 to 150 Å is formed on the N + polysilicon by thermal oxidation.
Then, a SiN film 55 having a film thickness of about 150 to 250 Å is further formed on the SiO 2 film 54 by the CVD method. Then, the polysilicon is patterned by photoetching using the resist 56 as a mask, and the floating gate (FG) 57 is formed so as to cover the active region.

【0004】次いで、図9(b)に示したように、FG
57の側壁を950℃でHCl酸化することによって、
FG57側壁にサイドウォールスペーサ58を形成する
と共に、FG57を含むシリコン基板51上全面に、膜
厚500〜800Å程度のSiO2 膜59を形成するこ
とによって、FG57上にSiO2 /SiN/SiO 2
(ONO)膜による層間絶縁膜を形成する。
Next, as shown in FIG. 9B, the FG
By HCl oxidizing the sidewall of 57 at 950 ° C.,
Form a sidewall spacer 58 on the sidewall of the FG 57.
At the same time, a film is formed on the entire surface of the silicon substrate 51 including the FG 57.
SiO about 500-800Å2To form the membrane 59.
By, SiO on FG572/ SiN / SiO 2
An interlayer insulating film made of an (ONO) film is formed.

【0005】その後、図9(c)に示したように、FG
57及びサイドウォールスペーサ58を含むシリコン基
板51上全面に、CVD法により、膜厚750〜150
0Å程度のポリシリコンを形成し、このポリシリコンに
+ 不純物拡散を行う。次いで、このポリシリコン、O
NOによる層間絶縁膜及びFG57を、フォトリソグラ
フィ工程により連続的にエッチングすることにより、F
G57を分離するとともに、コントロールゲート(C
G)60を形成する。
After that, as shown in FIG.
57 and a film thickness of 750 to 150 on the entire surface of the silicon substrate 51 including the sidewall spacers 58 by the CVD method.
Polysilicon of about 0 Å is formed, and N + impurity is diffused into this polysilicon. Then, this polysilicon, O
By continuously etching the interlayer insulating film made of NO and FG57 by a photolithography process, F
G57 is separated and control gate (C
G) Form 60.

【0006】このように形成される不揮発性メモリにお
いては、FG57に蓄えられた電荷を確実に保持するた
めに、FG57側壁のサイドウォールスペーサ58の膜
厚を厚くする必要があった。しかし、FG57側壁を酸
化して、サイドウォールスペーサ58の膜厚を厚くする
と、FG57が跳ね上がり、FG57端部にオーバーハ
ングX(図9(b)中)が形成されて酸化形状が悪くな
る。そのため、後の工程であるCG60形成のためのポ
リシリコンのパターニング時に、FG57のオーバーハ
ングX部に堆積されたポリシリコンを、確実に除去する
目的で等方性エッチングを行わなければならないが、等
方性エッチングを行うと、CG60のパターニングにお
いて、CG60の線幅にバラツキが生じ、メモリセル特
性が不安定になるという課題があった。さらに、FG5
7を分離するために行うFG57のエッチングの際にお
いても、図10に示したように、FG57のサイドウォ
ールスペーサ58の一部がマスクとなって、CG60を
構成するポリシリコン60aがエッチングされずに残っ
てしまい、CG60と隣接するCGとのショートの原因
となるという課題があった。
In the nonvolatile memory thus formed, it is necessary to increase the film thickness of the side wall spacer 58 on the side wall of the FG 57 in order to surely retain the charge stored in the FG 57. However, when the side wall of the FG 57 is oxidized to increase the film thickness of the side wall spacer 58, the FG 57 jumps up, an overhang X (in FIG. 9B) is formed at the end of the FG 57, and the oxidized shape deteriorates. Therefore, in the later step of patterning the polysilicon for forming CG60, isotropic etching must be performed for the purpose of surely removing the polysilicon deposited on the overhang X portion of the FG 57. When the anisotropic etching is performed, there is a problem that the pattern width of the CG 60 causes variations in the line width of the CG 60 and the memory cell characteristics become unstable. Furthermore, FG5
Also in the etching of the FG 57 performed for separating 7, as shown in FIG. 10, a part of the sidewall spacer 58 of the FG 57 serves as a mask and the polysilicon 60a forming the CG 60 is not etched. There is a problem that they remain and cause a short circuit between the CG 60 and the adjacent CG.

【0007】また、図11(e)に示したように、ゲー
ト電極63と選択ゲート(SG)69との間の耐圧を確
保するために、所望の膜厚の層間絶縁膜が形成された不
揮発性メモリの製造方法を示す。まず、図11(a)に
示したように、シリコン基板61上全面に、ゲート酸化
膜62を形成したのち、ポリシリコン及びHTO膜(Hig
h Temperature CVD Silicon Dioxide Film) 64による
絶縁膜を形成する。これらポリシリコン及びHTO膜6
4をフォトリソグラフィ工程によりレジスト65をマス
クとしてパターニングして、ゲート電極63を形成す
る。
Further, as shown in FIG. 11 (e), in order to secure the breakdown voltage between the gate electrode 63 and the select gate (SG) 69, a nonvolatile insulating film having a desired thickness is formed. Shows a method of manufacturing a non-volatile memory. First, as shown in FIG. 11A, a gate oxide film 62 is formed on the entire surface of a silicon substrate 61, and then a polysilicon and HTO film (Hig
An insulating film of h Temperature CVD Silicon Dioxide Film) 64 is formed. These polysilicon and HTO film 6
4 is patterned by a photolithography process using the resist 65 as a mask to form a gate electrode 63.

【0008】次いで、図11(b)に示したように、シ
リコン基板61上に、後工程のSiNエッチングのスト
ッパーとなるHTO膜66を250Å程度形成した後、
このHTO膜66及びゲート電極63上にSiN膜65
を400Å程度形成する。そして、図11(c)に示し
たように、異方性エッチングでSiN膜65をエッチバ
ックすることにより、ゲート電極63の側壁部のみにS
iNによるサイドウォールスペーサ65aを形成する。
Next, as shown in FIG. 11 (b), after forming an HTO film 66 of about 250 Å on the silicon substrate 61 as a stopper for SiN etching in a later step,
The SiN film 65 is formed on the HTO film 66 and the gate electrode 63.
To form about 400Å. Then, as shown in FIG. 11C, the SiN film 65 is etched back by anisotropic etching, so that only the sidewall portion of the gate electrode 63 is S-doped.
A sidewall spacer 65a is formed by iN.

【0009】次に、図11(d)に示したように、ソー
ス/ドレイン領域を形成するために、レジスト67及び
ゲート電極63をマスクとして、所望の領域に砒素をイ
オン注入する。その後、図11(e)に示したように、
HTO膜66を1%HFにより除去し、ゲート電極63
を含むシリコン基板61上全面に、950℃でのHCl
酸化により120〜200Å程度の選択ゲート酸化膜6
8及び20〜30Å程度の側壁酸化膜68aを形成す
る。そして、ゲート電極63を含むシリコン基板61上
全面にポリシリコンを形成し、所望の形状にパターニン
グしてSG69を形成する。
Next, as shown in FIG. 11D, in order to form the source / drain regions, arsenic is ion-implanted into a desired region using the resist 67 and the gate electrode 63 as a mask. After that, as shown in FIG.
The HTO film 66 is removed by 1% HF, and the gate electrode 63 is removed.
HCl at 950 ° C. over the entire surface of the silicon substrate 61 including
Selective oxide film 6 of about 120-200Å by oxidation
A sidewall oxide film 68a having a thickness of 8 and 20 to 30 Å is formed. Then, polysilicon is formed on the entire surface of the silicon substrate 61 including the gate electrode 63, and patterned into a desired shape to form SG69.

【0010】このように形成される不揮発性メモリにお
いては、シリコン基板61上に形成されたHTO膜66
を1%HFにより除去する際、SiNによるサイドウォ
ールスペーサ65a下のHTO膜66も一緒に除去さ
れ、アンダーカット部が生じる。そして、その後に選択
ゲート酸化膜68を形成しても、図12に示したよう
に、アンダーカット部Yが埋め込まれない。従って、そ
れらの上にポリシリコンが堆積されてSG69が形成さ
れた場合に、SiNサイドウォールスペーサ65a下に
おけるFG−SG間の選択ゲート酸化膜68が薄くなる
ため、アンダーカット部Yにポリシリコンが入り込み、
耐圧不良が起こるという問題があった。
In the nonvolatile memory thus formed, the HTO film 66 formed on the silicon substrate 61.
Is removed by 1% HF, the HTO film 66 under the sidewall spacer 65a made of SiN is also removed, and an undercut portion is generated. Then, even if the select gate oxide film 68 is formed thereafter, the undercut portion Y is not embedded as shown in FIG. Therefore, when the polysilicon 69 is deposited thereon to form the SG 69, the select gate oxide film 68 between the FG and the SG under the SiN sidewall spacer 65a becomes thin, so that the polysilicon is deposited in the undercut portion Y. Go in,
There was a problem that a breakdown voltage would occur.

【0011】さらに、図13(d)に示したように、ゲ
ート電極73とSG79との間及びシリコン基板71と
SG79との間にONO膜が形成された不揮発性メモリ
の製造方法を示す。図13(a)に示したように、ゲー
ト酸化膜72が形成されたシリコン基板71上に、ポリ
シリコンを堆積し、レジスト74をマスクとしてパター
ニングによりゲート電極73を形成する。
Further, as shown in FIG. 13D, a method of manufacturing a non-volatile memory in which an ONO film is formed between the gate electrode 73 and SG79 and between the silicon substrate 71 and SG79 will be described. As shown in FIG. 13A, polysilicon is deposited on the silicon substrate 71 on which the gate oxide film 72 is formed, and the gate electrode 73 is formed by patterning using the resist 74 as a mask.

【0012】次いで、図13(b)に示したように、ゲ
ート電極73を含むシリコン基板71上全面にCVD−
SiO2 膜としてHTO膜75を形成する。さらに、図
13(c)に示したように、ソース/ドレイン領域を形
成するために、レジスト76及びゲート電極73をマス
クとして、所望の領域に砒素をイオン注入する。
Then, as shown in FIG. 13B, a CVD-type film is formed on the entire surface of the silicon substrate 71 including the gate electrode 73.
An HTO film 75 is formed as a SiO 2 film. Further, as shown in FIG. 13C, arsenic is ion-implanted into a desired region using the resist 76 and the gate electrode 73 as a mask to form the source / drain regions.

【0013】その後、図13(d)に示したように、ゲ
ート電極73を含むシリコン基板71上全面にSiN膜
77を形成し、さらに950℃のHCl酸化によりSi
2膜78を20〜30Å程度形成する。そして、これ
らを含むシリコン基板71上にポリシリコンを堆積し、
所望の形状にパターニングしてSG79を形成する。こ
のように形成される不揮発性メモリにおいては、ゲート
電極73とSG79との間の層間絶縁膜と、選択ゲート
酸化膜75、77、78は同時に形成されることとなる
が、選択ゲートトランジスタの短チャネル効果を抑制
し、選択ゲート長を小さくするためには、選択ゲート酸
化膜75、77、78(図13(d)中B)の実効膜厚
を120〜200Åとする必要がある。一方、ゲート電
極73とSG79との間の耐圧を確保するためには、ゲ
ート電極73側壁のONO膜(図13(d)中A)は約
600Å程度の実効膜厚が必要となる。しかし、ゲート
電極73とSG79との間の層間絶縁膜と、選択ゲート
酸化膜75、77、78とは、同一工程により形成され
るため、選択ゲート酸化膜の薄膜化と、ゲート電極73
とSG79との間の層間絶縁膜の耐圧確保を同時に実現
することができないという課題があった。
Thereafter, as shown in FIG. 13 (d), a SiN film 77 is formed on the entire surface of the silicon substrate 71 including the gate electrode 73, and is further oxidized by HCl at 950 ° C. to form Si.
The O 2 film 78 is formed on the order of 20 to 30 Å. Then, polysilicon is deposited on the silicon substrate 71 containing these,
SG79 is formed by patterning into a desired shape. In the nonvolatile memory thus formed, the interlayer insulating film between the gate electrode 73 and the SG 79 and the select gate oxide films 75, 77 and 78 are formed at the same time. In order to suppress the channel effect and reduce the select gate length, it is necessary to set the effective film thickness of the select gate oxide films 75, 77, 78 (B in FIG. 13D) to 120 to 200Å. On the other hand, in order to secure the breakdown voltage between the gate electrode 73 and SG79, the ONO film on the side wall of the gate electrode 73 (A in FIG. 13D) needs to have an effective film thickness of about 600 Å. However, since the interlayer insulating film between the gate electrode 73 and SG79 and the select gate oxide films 75, 77, 78 are formed in the same process, the select gate oxide film is thinned and the gate electrode 73 is formed.
However, there is a problem that it is not possible to simultaneously secure the breakdown voltage of the interlayer insulating film between the SG and SG79.

【0014】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、製造工程に起因する絶縁性劣化による半導体装置の
信頼性の低下を改善することができる不揮発性半導体メ
モリの製造方法を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a non-volatile semiconductor memory, which can improve deterioration of reliability of a semiconductor device due to deterioration of insulation caused by a manufacturing process. Has an aim.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明の不揮発性半導体
メモリの製造方法によれば、(i)ロコス酸化膜及びゲ
ート酸化膜を有する半導体基板上に、ポリシリコン、酸
化膜及び窒化膜を形成した後、これらポリシリコン、酸
化膜及び窒化膜をパターニングしてフローティングゲー
トを形成した後、(ii)(a)前記フローティングゲート
を含む半導体基板上にHTO膜を形成し、エッチバック
することにより、前記フローティングゲート側壁にHT
O膜によるサイドウォールスペーサを形成するか、又は
(b)前記フローティングゲート側壁を酸化した後、該
フローティングゲートを含む半導体基板上にHTO膜を
形成し、エッチバックすることにより、前記フローティ
ングゲート側壁にHTO膜によるサイドウォールスペー
サを形成して、(iii) 前記フローティングゲート及びサ
イドウォールスペーサを含む前記半導体基板上にコント
ロールゲートを形成する不揮発性半導体メモリの製造方
法が提供される。
According to the method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory of the present invention, (i) a polysilicon film, an oxide film and a nitride film are formed on a semiconductor substrate having a locos oxide film and a gate oxide film. After that, the polysilicon, oxide film and nitride film are patterned to form a floating gate, and (ii) (a) an HTO film is formed on the semiconductor substrate including the floating gate and etched back, HT on the sidewall of the floating gate
A side wall spacer is formed of an O film, or (b) after oxidizing the floating gate sidewall, an HTO film is formed on the semiconductor substrate including the floating gate and etched back to form a floating gate sidewall on the floating gate sidewall. A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory is provided, in which a sidewall spacer is formed of an HTO film, and (iii) a control gate is formed on the semiconductor substrate including the floating gate and the sidewall spacer.

【0016】また、(i)ゲート酸化膜を有する半導体
基板上に、ポリシリコン及び酸化膜を形成した後、これ
らポリシリコン及び酸化膜をパターニングしてゲート電
極を形成した後、(ii)前記ゲート電極を含む半導体基板
上にHTO膜を形成し、エッチバックすることにより、
前記ゲート電極側壁にHTO膜によるサイドウォールス
ペーサを形成し、所望のイオン注入を行った後、(iii)
前記半導体基板上のゲート酸化膜及びHTO膜を除去
し、さらに熱酸化により選択ゲート酸化膜を形成し、(i
v)前記ゲート電極及びサイドウォールスペーサを含む前
記半導体基板上に窒化膜、酸化膜及びコントロールゲー
トを形成する不揮発性半導体メモリの製造方法が提供さ
れる。
Further, (i) after forming a polysilicon and an oxide film on a semiconductor substrate having a gate oxide film, patterning the polysilicon and the oxide film to form a gate electrode, and (ii) the gate By forming an HTO film on a semiconductor substrate including electrodes and etching back,
After forming a side wall spacer of HTO film on the side wall of the gate electrode and performing desired ion implantation, (iii)
The gate oxide film and the HTO film on the semiconductor substrate are removed, and a selective gate oxide film is formed by thermal oxidation.
v) A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory is provided, in which a nitride film, an oxide film and a control gate are formed on the semiconductor substrate including the gate electrode and the sidewall spacer.

【0017】本発明における半導体基板は特に限定され
るものではないが、シリコン基板が好ましい。また、ロ
コス膜は公知の方法により形成することができる。さら
に、ゲート酸化膜としては、SiO2 膜を、公知の方
法、例えば熱酸化、CVD法等により、膜厚90〜12
0Å程度で形成することができる。フローティングゲー
ト又はゲート電極としては、ポリシリコンを用いること
が好ましく、CVD法等により、膜厚750〜1500
Å程度で形成することができる。
The semiconductor substrate in the present invention is not particularly limited, but a silicon substrate is preferable. The locos film can be formed by a known method. Further, as the gate oxide film, a SiO 2 film having a thickness of 90 to 12 is formed by a known method such as thermal oxidation or CVD method.
It can be formed with a degree of 0Å. Polysilicon is preferably used for the floating gate or the gate electrode, and a film thickness of 750 to 1500 is formed by a CVD method or the like.
Å can be formed.

【0018】フローティングゲートの側壁に酸化膜のみ
のサイドウォールスペーサを形成する場合には、まず、
フローティングゲート上に、900〜1000℃の温度
範囲での熱酸化により100〜150Å程度の酸化膜を
形成したのち、CVD法等により150〜250Å程度
の窒化膜を形成しておくことが好ましい。そして、その
後、HTO膜をフローティングゲート及び基板上全面に
形成し、このHTO膜をエッチングすることによってサ
イドウォールスペーサを形成するか、又はフローティン
グゲート側壁を900〜1000℃の温度で、HCl酸
化することによってサイドウォールスペーサを形成した
のち、さらにHTO膜によりサイドウォールスペーサを
形成することが好ましい。このように、フローティング
ゲートの側壁にサイドウォールスペーサを形成するとと
もに、上面にONO膜による層間絶縁膜を形成すること
が好ましい。この場合のONO膜の実効膜厚は、SiO
2換算で600〜800Å程度が好ましい。HTO膜は
700〜800℃程度の温度で、CVD法により形成す
ることがでる。HTO膜のみによるサイドウォールスペ
ーサを形成するの場合には、膜厚は1500〜2500
Å程度が好ましい。フローティングゲートの側壁を酸化
する場合には、膜厚100〜200Å程度の酸化膜を形
成したのち、膜厚1500〜2500Å程度のHTO膜
を積層し、サイドウォールスペーサを形成することが好
ましい。サイドウォールスペーサの形成方法は、公知の
方法、例えば、異方性エッチングを行うことにより形成
することができる。また、フローティングゲート上にコ
ントロールゲートを形成する場合、通常電極として用い
られる材料、例えば、ポリシリコン、タングステンシリ
サイド、タングステンシリサイドとのポリサイド等を用
いることができる。この際の形成方法は、公知の方法、
例えばCVD法等によって、膜厚1500〜2000Å
程度で形成することが好ましい。
In the case of forming the side wall spacer of only the oxide film on the side wall of the floating gate, first,
It is preferable that an oxide film of about 100 to 150 Å is formed on the floating gate by thermal oxidation in the temperature range of 900 to 1000 ° C., and then a nitride film of about 150 to 250 Å is formed by the CVD method or the like. Then, after that, an HTO film is formed on the entire surface of the floating gate and the substrate and a sidewall spacer is formed by etching this HTO film, or the sidewall of the floating gate is oxidized with HCl at a temperature of 900 to 1000 ° C. It is preferable to form the sidewall spacer by using the HTO film and then form the sidewall spacer by using the HTO film. Thus, it is preferable to form the sidewall spacers on the sidewalls of the floating gate and to form the interlayer insulating film of the ONO film on the upper surface. In this case, the effective film thickness of the ONO film is SiO 2.
It is preferably about 600 to 800 Å in terms of 2 . The HTO film can be formed by the CVD method at a temperature of about 700 to 800 ° C. In the case of forming the sidewall spacers using only the HTO film, the film thickness is 1500 to 2500.
Å is preferable. When oxidizing the side wall of the floating gate, it is preferable to form an oxide film having a film thickness of about 100 to 200Å and then stack an HTO film having a film thickness of about 1500 to 2500Å to form a sidewall spacer. The sidewall spacer can be formed by a known method, for example, anisotropic etching. Further, when the control gate is formed on the floating gate, a material normally used as an electrode, for example, polysilicon, tungsten silicide, polycide with tungsten silicide, or the like can be used. The forming method at this time is a known method,
For example, by a CVD method or the like, a film thickness of 1500 to 2000 Å
It is preferable to form it in a degree.

【0019】また、本発明における不揮発性半導体メモ
リにおいて、ゲート電極の側壁にONO膜によるサイド
ウォールスペーサを形成する場合には、まずゲート電極
側壁にHTO膜によりサイドウォールスペーサを形成し
たのち、後に選択ゲート酸化膜が形成される領域の酸化
膜を除去し、新たに選択ゲート酸化膜が形成される領域
に熱酸化により、膜厚90〜150Å程度の酸化膜を形
成する。その後、サイドウォールスペーサを有するゲー
ト電極を含む半導体基板上全面に窒化膜を形成する。こ
の際の窒化膜は、公知の方法、例えばCVD法で、膜厚
100〜300Å程度に形成することが好ましい。そし
て、さらに窒化膜の上に酸化膜を形成する。この際の酸
化膜は、熱酸化又はCVD法等によって、膜厚20〜3
0Åに形成することが好ましい。つまり、ゲート電極側
壁の層間絶縁膜のSiO2 換算の実効膜厚は470〜8
80Å程度に形成し、選択ゲート酸化膜として形成され
る部分の酸化膜はSiO2 換算で実効膜厚150〜30
0Å程度で形成するものである。そして、その後、層間
絶縁膜及び選択ゲート酸化膜上に、選択ゲートを形成す
る。この場合の方法等については、コントロールゲート
を形成する場合と同様に行うことができる。
In the non-volatile semiconductor memory of the present invention, when the sidewall spacer of the ONO film is formed on the sidewall of the gate electrode, the sidewall spacer is first formed of the HTO film on the sidewall of the gate electrode, and then selected. The oxide film in the region where the gate oxide film is formed is removed, and an oxide film with a film thickness of about 90 to 150Å is formed by thermal oxidation in the region where the new select gate oxide film is formed. After that, a nitride film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate including the gate electrode having the sidewall spacer. At this time, the nitride film is preferably formed by a known method such as a CVD method to have a film thickness of about 100 to 300 Å. Then, an oxide film is further formed on the nitride film. The oxide film at this time has a film thickness of 20 to 3 by thermal oxidation or a CVD method.
It is preferable to form 0Å. That is, the effective film thickness of the interlayer insulating film on the side wall of the gate electrode is 470 to 8 in terms of SiO 2.
The oxide film in the portion formed as the select gate oxide film is formed to a thickness of about 80 Å, and the effective film thickness is 150 to 30 in terms of SiO 2.
It is formed with 0Å. Then, after that, a select gate is formed on the interlayer insulating film and the select gate oxide film. The method and the like in this case can be the same as in the case of forming the control gate.

【0020】なお、本発明においては、2層ゲート構造
の不揮発性半導体メモリについて説明しているが、3層
以上のゲート構造を有する不揮発性半導体メモリにおい
ても、同様に適用することが可能である。
Although the present invention describes a non-volatile semiconductor memory having a two-layer gate structure, the present invention can be similarly applied to a non-volatile semiconductor memory having a gate structure having three or more layers. .

【0021】[0021]

【作用】本発明の不揮発性半導体メモリの製造方法によ
れば、ロコス酸化膜及びゲート酸化膜を有する半導体基
板上に、ポリシリコン、酸化膜及び窒化膜を形成した
後、これらポリシリコン、酸化膜及び窒化膜をパターニ
ングしてフローティングゲートを形成した後、(ii)
(a)前記フローティングゲートを含む半導体基板上に
HTO膜を形成し、エッチバックすることにより、前記
フローティングゲート側壁にHTO膜によるサイドウォ
ールスペーサを形成するか、又は(b)前記フローティ
ングゲート側壁を酸化した後、該フローティングゲート
を含む半導体基板上にHTO膜を形成し、エッチバック
することにより、前記フローティングゲート側壁にHT
O膜によるサイドウォールスペーサを形成して、(iii)
前記フローティングゲート及びサイドウォールスペーサ
を含む前記半導体基板上にコントロールゲートを形成す
るので、フローティングゲートとコントロールゲートと
の層間絶縁膜の厚さが十分確保されるとともに、フロー
ティングゲートとコントロールゲートとの層間絶縁膜が
厚く形成された場合にも、サイドウォールスペーサのオ
ーバーハング形状の発生が防止される。従って、その後
のエッチング工程でのエッチング残りが防止されること
となる。
According to the method of manufacturing a non-volatile semiconductor memory of the present invention, after forming a polysilicon film, an oxide film and a nitride film on a semiconductor substrate having a locos oxide film and a gate oxide film, the polysilicon film and the oxide film are formed. And the nitride film is patterned to form a floating gate, and (ii)
(A) An HTO film is formed on the semiconductor substrate including the floating gate and etched back to form a sidewall spacer of the HTO film on the floating gate sidewall, or (b) the floating gate sidewall is oxidized. After that, an HTO film is formed on the semiconductor substrate including the floating gate and etched back to form HT on the sidewall of the floating gate.
A side wall spacer made of an O film is formed, and (iii)
Since the control gate is formed on the semiconductor substrate including the floating gate and the sidewall spacer, a sufficient thickness of the interlayer insulating film between the floating gate and the control gate is ensured, and the interlayer insulation between the floating gate and the control gate is achieved. Even when the film is formed thick, the overhang shape of the sidewall spacer is prevented. Therefore, the etching residue in the subsequent etching process is prevented.

【0022】また、(i)ゲート酸化膜を有する半導体
基板上に、ポリシリコン及び酸化膜を形成した後、これ
らポリシリコン及び酸化膜をパターニングしてゲート電
極を形成した後、(ii)前記ゲート電極を含む半導体基板
上にHTO膜を形成し、エッチバックすることにより、
前記ゲート電極側壁にHTO膜によるサイドウォールス
ペーサを形成し、所望のイオン注入を行った後、(iii)
前記半導体基板上のゲート酸化膜及びHTO膜を除去
し、さらに熱酸化により選択ゲート酸化膜を形成し、(i
v)前記ゲート電極及びサイドウォールスペーサを含む前
記半導体基板上に窒化膜、酸化膜及びコントロールゲー
トを形成するので、ゲート電極の側壁には厚い膜厚のH
TO膜を有するサイドウォールスペーサ、選択ゲート酸
化膜には実効膜厚の小さな絶縁膜がそれぞれ形成される
こととなる。従って、ゲート電極に蓄えられた電荷の抜
けが防止されるとともに、選択ゲート酸化膜の薄膜化に
よる素子の縮小が実現されることとなる。
(I) After forming a polysilicon and an oxide film on a semiconductor substrate having a gate oxide film, patterning the polysilicon and the oxide film to form a gate electrode, and (ii) the gate. By forming an HTO film on a semiconductor substrate including electrodes and etching back,
After forming a side wall spacer of HTO film on the side wall of the gate electrode and performing desired ion implantation, (iii)
The gate oxide film and the HTO film on the semiconductor substrate are removed, and a selective gate oxide film is formed by thermal oxidation.
v) Since a nitride film, an oxide film, and a control gate are formed on the semiconductor substrate including the gate electrode and sidewall spacers, a thick H film is formed on the sidewall of the gate electrode.
An insulating film having a small effective thickness is formed on each of the sidewall spacer having the TO film and the select gate oxide film. Therefore, it is possible to prevent the charge stored in the gate electrode from being released and to reduce the size of the device by thinning the selection gate oxide film.

【0023】[0023]

【実施例】本発明に係る不揮発性半導体メモリの製造方
法の実施例を図面に基づいて説明する。 実施例1 図2に示したように、フローティングゲート上に、フロ
ーティングゲートを被覆するようにコントロールゲート
が配設される2層ポリシリコンゲート構造の不揮発性半
導体メモリの製造方法を図面に基づいて説明する。図1
(a)〜(d)は図2におけるA−A線断面図を示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory according to the present invention will be described with reference to the drawings. Embodiment 1 As shown in FIG. 2, a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory having a two-layer polysilicon gate structure in which a control gate is provided on a floating gate so as to cover the floating gate will be described with reference to the drawings. To do. Figure 1
(A)-(d) shows the sectional view on the AA line in FIG.

【0024】まず、図1(a)に示したように、シリコ
ン基板1上に、ロコス酸化膜2を形成することにより活
性領域3を規定したのち、シリコン基板1上全面に膜厚
90〜110Å程度のゲート酸化膜4を,950℃のH
Cl酸化により形成する。そして、CVD法により、膜
厚750〜1500Å程度のポリシリコンを形成し、こ
のポリシリコンにN+ 不純物拡散を行う。次いで、N+
ポリシリコン上に、900℃のO2 酸化により膜厚10
0〜150Å程度のSiO2 膜6を形成した後、さら
に、SiO2 膜6上に、CVD法により膜厚150〜2
50Å程度のSiN膜7を形成する。そして、レジスト
8をマスクとしたフォトエッチによりポリシリコンをパ
ターニングし、活性領域3を被覆するように、フローテ
ィングゲート(FG)5を形成する。
First, as shown in FIG. 1A, an active region 3 is defined by forming a locos oxide film 2 on a silicon substrate 1, and then a film thickness of 90 to 110Å is formed on the entire surface of the silicon substrate 1. Gate oxide film 4 of about 950 ℃ H
Formed by Cl oxidation. Then, a polysilicon film having a film thickness of about 750 to 1500 Å is formed by the CVD method, and N + impurity is diffused into the polysilicon film. Then N +
A film thickness of 10 is formed on the polysilicon by O 2 oxidation at 900 ° C.
After forming the SiO 2 film 6 having a thickness of 0 to 150Å, a film thickness of 150 to 2 is further formed on the SiO 2 film 6 by the CVD method.
The SiN film 7 of about 50Å is formed. Then, the polysilicon is patterned by photoetching using the resist 8 as a mask to form the floating gate (FG) 5 so as to cover the active region 3.

【0025】次いで、図1(b)に示したように、FG
5、SiO2 膜6及びSiN膜7を含むシリコン基板1
上全面に、CVD法により、膜厚1500〜200Åの
HTO膜9を形成する。その後、図1(c)に示したよ
うに、異方性エッチングによりHTO膜9をエッチング
して、FG5側壁にサイドウォールスペーサ9aを形成
する。この際、FG5上のSiN膜7を膜減りさせない
ようにSiN膜7上に100〜200Å程度のHTO膜
9を残す。次いで、950℃のHCl酸化により、膜厚
20〜30Å程度の酸化膜(図示せず)を、SiN膜7
上に形成して、ONOによる層間絶縁膜を形成する。
Then, as shown in FIG.
5, silicon substrate 1 including SiO 2 film 6 and SiN film 7
An HTO film 9 having a film thickness of 1500 to 200Å is formed on the entire upper surface by a CVD method. Thereafter, as shown in FIG. 1C, the HTO film 9 is etched by anisotropic etching to form a sidewall spacer 9a on the sidewall of the FG5. At this time, the HTO film 9 of about 100 to 200 Å is left on the SiN film 7 so as not to reduce the SiN film 7 on the FG 5. Then, an oxide film (not shown) having a film thickness of about 20 to 30 Å is formed on the SiN film 7 by HCl oxidation at 950 ° C.
An interlayer insulating film made of ONO is formed thereover.

【0026】続いて、これらFG5及びサイドウォール
スペーサ9a等を含むシリコン基板1上全面に、CVD
法により、膜厚1500〜2000Å程度のポリシリコ
ンを形成し、このポリシリコンにN+ 不純物拡散を行
う。次いで、このポリシリコンとONOによる層間絶縁
膜を、フォトリソグラフィ工程により連続的にエッチン
グすることにより、FG5を所望の形状に分離すると共
に、コントロールゲート(CG)10を形成する。
Then, CVD is performed on the entire surface of the silicon substrate 1 including the FG 5 and the sidewall spacers 9a.
By the method, polysilicon with a film thickness of about 1500 to 2000 Å is formed, and N + impurities are diffused into this polysilicon. Next, the polysilicon and ONO interlayer insulating film are continuously etched by a photolithography process to separate the FG 5 into a desired shape and form the control gate (CG) 10.

【0027】このように形成する不揮発性半導体メモリ
においては、図2のB−B線断面図である図3に示した
ように、CG10を形成するポリシリコン、SiO2
6、SiN膜7及びHTO膜9を順次エッチングし、さ
らにFG5をエッチング除去する場合でも、サイドウォ
ールスペーサ9aの一部がマスクとなってポリシリコン
のエッチング残りを生じさせることがなくなる。
In the nonvolatile semiconductor memory thus formed, as shown in FIG. 3 which is a sectional view taken along the line BB of FIG. 2, the polysilicon forming the CG 10, the SiO 2 film 6, the SiN film 7 and the CG 10 are formed. Even when the HTO film 9 is sequentially etched and the FG 5 is further removed by etching, part of the sidewall spacer 9a serves as a mask and etching residue of polysilicon is not generated.

【0028】実施例2 まず、図4(a)に示したように、シリコン基板11上
に、ロコス酸化膜12を形成することにより活性領域1
3を規定したのち、シリコン基板11上全面に膜厚90
〜110Å程度のゲート酸化膜14を,950℃のHC
l酸化により形成する。そして、CVD法により、膜厚
750〜1500Å程度のポリシリコンを形成し、この
ポリシリコンにN+ 不純物拡散を行う。次いで、N+
リシリコン上に、900℃のO2 酸化により膜厚100
〜150Å程度のSiO2 膜16を形成した後、さら
に、SiO2 膜16上に、CVD法により膜厚150〜
250Å程度のSiN膜17を形成する。そして、レジ
スト18をマスクとしたフォトエッチによりポリシリコ
ンをパターニングし、活性領域13を被覆するように、
FG15を形成する。
Embodiment 2 First, as shown in FIG. 4A, a locos oxide film 12 is formed on a silicon substrate 11 to form an active region 1.
After specifying 3, the film thickness 90 is formed on the entire surface of the silicon substrate 11.
Gate oxide film 14 of about 110 Å, HC at 950 ° C
It is formed by oxidation. Then, a polysilicon film having a film thickness of about 750 to 1500 Å is formed by the CVD method, and N + impurity is diffused into the polysilicon film. Then, a film thickness of 100 is formed on the N + polysilicon by O 2 oxidation at 900 ° C.
After forming the SiO 2 film 16 of about 150 Å, a film thickness of 150 to 150 is further formed on the SiO 2 film 16 by the CVD method.
The SiN film 17 having a thickness of about 250 Å is formed. Then, the polysilicon is patterned by photo-etching using the resist 18 as a mask to cover the active region 13,
FG15 is formed.

【0029】次いで、図4(b)に示したように、FG
15の側壁部を950℃でHCl酸化することにより、
膜厚100〜200Å程度の熱酸化膜のサイドウォール
スペーサ19を形成する。そして、図4(c)に示した
ように、FG15、SiO2 膜16、SiN膜17及び
サイドウォールスペーサ19を含むシリコン基板1上全
面に、CVD法により膜厚1500〜200ÅのHTO
膜20を形成する。
Then, as shown in FIG.
By oxidizing the side wall of 15 with HCl at 950 ° C.,
A sidewall spacer 19 of a thermal oxide film having a film thickness of about 100 to 200Å is formed. Then, as shown in FIG. 4C, HTO having a film thickness of 1500 to 200Å is formed on the entire surface of the silicon substrate 1 including the FG 15, the SiO 2 film 16, the SiN film 17 and the sidewall spacers 19 by the CVD method.
The film 20 is formed.

【0030】次いで、図5(d)に示したように、異方
性エッチングにより、SiN膜17上に100〜200
Å程度のHTO膜20を残すようにエッチングした後、
1%HFにより、SiN膜17上のHTO膜20をエッ
チング除去することにより、FG15上のSiN膜17
を膜減りさせないようにHTO膜20をエッチングする
とともに、サイドウォールスペーサ19を含むFG15
の側壁に、HTOによるサイドウォールスペーサ20a
を形成する。続いて、SiN膜17上に、950℃のH
Cl酸化により、膜厚20〜30Å程度の酸化膜21を
形成し、ONOによる層間絶縁膜を形成する。
Next, as shown in FIG. 5D, 100 to 200 is formed on the SiN film 17 by anisotropic etching.
After etching to leave the HTO film 20 of about Å,
By removing the HTO film 20 on the SiN film 17 by etching with 1% HF, the SiN film 17 on the FG 15 is removed.
The FG15 including the sidewall spacers 19 is etched while the HTO film 20 is etched so as not to reduce the film thickness.
Side wall spacer 20a made of HTO
To form. Then, on the SiN film 17, H at 950 ° C.
An oxide film 21 having a film thickness of about 20 to 30 Å is formed by Cl oxidation, and an interlayer insulating film made of ONO is formed.

【0031】そして、図5(e)に示したように、これ
らFG15及びサイドウォールスペーサ19、20a等
を含むシリコン基板11上全面に、CVD法により、膜
厚1500〜2000Å程度のポリシリコンを形成し、
このポリシリコンにN+ 不純物拡散を行う。次いで、こ
のポリシリコンとONOによる層間絶縁膜を、フォトリ
ソグラフィ工程により連続的にエッチングすることによ
り、FG15を所望の形状に分離すると共に、CG22
を形成する。
Then, as shown in FIG. 5E, polysilicon having a film thickness of about 1500 to 2000 Å is formed on the entire surface of the silicon substrate 11 including the FG 15 and the sidewall spacers 19 and 20a by a CVD method. Then
N + impurities are diffused into this polysilicon. Next, the FG 15 is separated into a desired shape by continuously etching the interlayer insulating film made of polysilicon and ONO by a photolithography process.
To form.

【0032】このように形成する不揮発性半導体メモリ
においては、図6のコントロールゲートが形成されてい
ない部分の断面図に示したように、CG22及びFG1
5をエッチングする場合でも、サイドウォールスペーサ
20aの一部がマスクとなってポリシリコンのエッチン
グ残りを生じさせることがなくなる。
In the nonvolatile semiconductor memory thus formed, as shown in the sectional view of the portion where the control gate is not formed in FIG. 6, CG22 and FG1 are formed.
Even in the case of etching 5, the sidewall spacers 20a do not act as a mask to cause an etching residue of polysilicon.

【0033】実施例3 さらに、図8(e)に示したように、層間絶縁膜として
用いられるONO膜が、FG上とFG側壁との間で異な
る厚さで形成された不揮発性メモリの製造方法を示す。
Example 3 Further, as shown in FIG. 8E, manufacturing of a nonvolatile memory in which an ONO film used as an interlayer insulating film is formed with different thicknesses on the FG and the FG sidewalls. Show the method.

【0034】図7(a)に示したように、膜厚90〜1
20Å程度のゲート酸化膜32が、熱酸化により形成さ
れたシリコン基板31上に、CVD法により、膜厚15
00Å程度のポリシリコンを堆積し、このポリシリコン
にN+ 不純物拡散を行う。次いで、このポリシリコン上
にCVD−SiO2 膜として、膜厚800Å程度のHT
O膜34を形成する。そして、レジスト35をマスクと
して、これらポリシリコン及びHTO膜34を異方性エ
ッチングによりパターニングして、上部にHTO膜34
を有したゲート電極33を形成する。
As shown in FIG. 7A, the film thickness 90 to 1
A gate oxide film 32 of about 20 Å is formed on the silicon substrate 31 formed by thermal oxidation by the CVD method to a film thickness of 15
Polysilicon of about 00Å is deposited, and N + impurities are diffused in this polysilicon. Next, a HT film having a film thickness of about 800 Å is formed on this polysilicon as a CVD-SiO 2 film.
The O film 34 is formed. Then, using the resist 35 as a mask, the polysilicon and the HTO film 34 are patterned by anisotropic etching, and the HTO film 34 is formed on the upper portion.
Forming a gate electrode 33 having

【0035】次いで、図7(b)に示したように、ゲー
ト電極33を含むシリコン基板31上全面にCVD−S
iO2 膜としてHTO膜36を膜厚800Å程度形成す
る。さらに、図7(c)に示したように、HTO膜36
を異方性エッチングによってシリコン基板31をエッチ
ングしないように、シリコン基板31上にHTO膜36
を100〜200Å程度残すようにエッチングする。
Then, as shown in FIG. 7B, CVD-S is formed on the entire surface of the silicon substrate 31 including the gate electrode 33.
An HTO film 36 is formed as an iO 2 film to a film thickness of about 800 Å. Further, as shown in FIG. 7C, the HTO film 36
The HTO film 36 is formed on the silicon substrate 31 so that the silicon substrate 31 is not etched by anisotropic etching.
Is etched to leave about 100 to 200 Å.

【0036】続いて、図8(d)に示したように、スプ
リットゲート構造のソース/ドレイン領域を形成するた
めに、レジスト37及びゲート電極33をマスクとし
て、所望の領域に砒素又はリンをイオン注入する。その
後、図8(e)に示したように、1%HFにより、シリ
コン基板31上のHTO膜34又はSiO2 膜32を2
00〜300Å程度除去することにより、シリコン基板
31をエッチングしないように、ほぼ完全にHTO膜3
4又はSiO2 膜32を除去する。この際、ゲート電極
33の側壁部には400〜700Å程度の膜厚が残り、
サイドウォールスペーサ36aが形成されることとな
る。次いで、シリコン基板31上のセレクト領域39上
に、約90〜150Å程度の酸化膜40を、950℃の
HCl酸化により形成し、さらに、CVD法により膜厚
200Å程度のSiN膜41を形成し、SiN膜41上
に950℃のHCl酸化によりSiO2 膜42を20〜
30Å程度形成することにより、選択ゲートONO膜を
形成した。続いて、これらを含むシリコン基板31上に
ポリシリコンを堆積し、このポリシリコンにN+ 不純物
拡散を行う。次いで、所望の形状にパターニングして選
択ゲート43を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 8D, in order to form the source / drain regions of the split gate structure, the resist 37 and the gate electrode 33 are used as a mask to ionize arsenic or phosphorus in a desired region. inject. After that, as shown in FIG. 8E, the HTO film 34 or the SiO 2 film 32 on the silicon substrate 31 is removed by 1% HF.
By removing about 100 to 300 Å, the HTO film 3 is almost completely removed without etching the silicon substrate 31.
4 or the SiO 2 film 32 is removed. At this time, a film thickness of about 400 to 700 Å remains on the side wall of the gate electrode 33,
The sidewall spacer 36a is formed. Next, an oxide film 40 of about 90 to 150Å is formed by HCl oxidation at 950 ° C. on the select region 39 on the silicon substrate 31, and a SiN film 41 of about 200Å is formed by the CVD method. The SiO 2 film 42 is formed on the SiN film 41 by HCl oxidation at 950 ° C.
A selection gate ONO film was formed by forming about 30Å. Subsequently, polysilicon is deposited on the silicon substrate 31 containing these, and N + impurity diffusion is performed on this polysilicon. Then, the selection gate 43 is formed by patterning into a desired shape.

【0037】このように形成される不揮発性メモリにお
いては、ゲート電極33と選択ゲート43、シリコン基
板31と選択ゲート43との間の層間絶縁膜はONO膜
によって形成されることとなるが、ゲート電極33と選
択ゲート43との間のONO膜は実効膜厚約600Å以
上とすることができ、一方、シリコン基板31と選択ゲ
ート43との間のセレクト領域39上のONO膜におい
ては、実効膜厚が150〜300Å程度となる。従っ
て、ゲート電極33と選択ゲート43との間の層間絶縁
膜の耐圧確保すると同時に、選択ゲート酸化膜となる酸
化膜40の薄膜化を実現することができる。
In the nonvolatile memory thus formed, the interlayer insulating film between the gate electrode 33 and the select gate 43 and the silicon substrate 31 and the select gate 43 is formed of the ONO film. The ONO film between the electrode 33 and the select gate 43 can have an effective film thickness of about 600 Å or more, while the ONO film on the select region 39 between the silicon substrate 31 and the select gate 43 has an effective film thickness. The thickness is about 150 to 300Å. Therefore, the withstand voltage of the interlayer insulating film between the gate electrode 33 and the select gate 43 can be ensured, and at the same time, the oxide film 40 serving as the select gate oxide film can be thinned.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明の不揮発性半導体メモリの製造方
法によれば、半導体基板上にフローティングゲートを形
成した後、(a)前記フローティングゲート側壁にHT
O膜によるサイドウォールスペーサを形成するか、又は
(b)前記フローティングゲート側壁を酸化した後、該
フローティングゲート側壁にHTO膜によるサイドウォ
ールスペーサを形成して、(iii) 前記フローティングゲ
ート及びサイドウォールスペーサ上にコントロールゲー
トを形成するので、フローティングゲートとコントロー
ルゲートとの層間絶縁膜の厚さを十分確保することがで
きるとともに、フローティングゲートとコントロールゲ
ートとの層間絶縁膜を厚く形成した場合にも、サイドウ
ォールスペーサのオーバーハング形状の発生を防止する
ことができることとなり、コントロールゲート形成のた
めのポリシリコンのオーバーハング部への埋め込みがな
くなる。よって、後の工程でのコントロールゲートのエ
ッチング残りを生じないとともに、後工程のコントロー
ルゲートのパターニングが容易となり、コントロールゲ
ート幅のばらつきを防止することができる。従って、隣
接するコントロールゲートとのショートの発生を防止す
ることができ、信頼性の高い不揮発性半導体メモリを製
造することが可能となる。
According to the method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory of the present invention, after the floating gate is formed on the semiconductor substrate, (a) the HT is formed on the sidewall of the floating gate.
Or (b) oxidizing the floating gate sidewalls and then forming an HTO film sidewall spacers on the floating gate sidewalls; and (iii) the floating gate and sidewall spacers. Since the control gate is formed on the upper side, it is possible to secure a sufficient thickness of the interlayer insulating film between the floating gate and the control gate, and even when the interlayer insulating film between the floating gate and the control gate is formed thick, It is possible to prevent the overhang shape of the wall spacers from being generated, and the polysilicon for forming the control gate is not embedded in the overhang portion. Therefore, the etching residue of the control gate in the subsequent process does not occur, and the patterning of the control gate in the subsequent process is facilitated, so that the variation of the control gate width can be prevented. Therefore, it is possible to prevent a short circuit from occurring between adjacent control gates, and it is possible to manufacture a highly reliable nonvolatile semiconductor memory.

【0039】また、半導体基板上にゲート電極を形成し
た後、前記ゲート電極側壁にHTO膜によるサイドウォ
ールスペーサを形成し、所望のイオン注入を行い、前記
半導体基板上のHTO膜を除去し、さらに熱酸化により
選択ゲート酸化膜を形成し、(iv)前記ゲート電極及びサ
イドウォールスペーサ上に窒化膜、酸化膜及びコントロ
ールゲートを形成するので、ゲート電極の側壁には厚い
膜厚のHTO膜を有するサイドウォールスペーサ、選択
ゲート酸化膜には実効膜厚の小さな絶縁膜をそれぞれ形
成することができる。従って、ゲート電極に蓄えられた
電荷の抜けを防止することができ、ゲート電極と選択ゲ
ート間の耐圧を確保することができる。また、選択ゲー
ト酸化膜の薄膜化により、素子の縮小を実現することが
可能となる。
After forming the gate electrode on the semiconductor substrate, a sidewall spacer made of an HTO film is formed on the side wall of the gate electrode and desired ion implantation is performed to remove the HTO film on the semiconductor substrate. A selective gate oxide film is formed by thermal oxidation, and (iv) a nitride film, an oxide film, and a control gate are formed on the gate electrode and sidewall spacers, so that the sidewall of the gate electrode has a thick HTO film. An insulating film having a small effective thickness can be formed on each of the sidewall spacers and the select gate oxide film. Therefore, it is possible to prevent the charge stored in the gate electrode from being released, and to secure the breakdown voltage between the gate electrode and the select gate. Further, by thinning the select gate oxide film, it becomes possible to realize the reduction in size of the device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の不揮発性半導体メモリの製造方法の第
1の実施例を示す要部の概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a main part showing a first embodiment of a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory of the present invention.

【図2】本発明の不揮発性半導体メモリの製造方法の第
1の実施例を説明するための概略平面図である。
FIG. 2 is a schematic plan view for explaining the first embodiment of the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory of the present invention.

【図3】図2のB−B線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line BB of FIG.

【図4】本発明の不揮発性半導体メモリの製造方法の第
2の実施例を示す要部の概略断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a main part showing a second embodiment of the method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory of the present invention.

【図5】本発明の不揮発性半導体メモリの製造方法の第
2の実施例を示す要部の概略断面図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of an essential part showing a second embodiment of the method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory of the present invention.

【図6】本発明の不揮発性半導体メモリの製造方法の第
2の実施例において、コントロールゲートが形成されて
いない部分の概略断面図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a portion where a control gate is not formed in the second embodiment of the method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory of the present invention.

【図7】本発明の不揮発性半導体メモリの製造方法の第
3の実施例を示す要部の概略断面図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a main part showing a third embodiment of the method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory of the present invention.

【図8】本発明の不揮発性半導体メモリの製造方法の第
3の実施例を示す要部の概略断面図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of an essential part showing a third embodiment of the method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory of the present invention.

【図9】従来の不揮発性半導体メモリの製造方法の一実
施例を示す要部の概略断面図である。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a main part showing an embodiment of a conventional method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory.

【図10】従来の不揮発性半導体メモリの製造方法の一
実施例において、コントロールゲートが形成されていな
い部分の概略断面図である。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a portion where a control gate is not formed in an example of a conventional method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory.

【図11】従来の不揮発性半導体メモリの製造方法の第
2の実施例を示す要部の概略断面図である。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a main part showing a second embodiment of the conventional method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory.

【図12】図11(e)の要部の概略拡大図である。FIG. 12 is a schematic enlarged view of a main part of FIG.

【図13】従来の不揮発性半導体メモリの製造方法の第
3の実施例を示す要部の概略断面図である。
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of a main portion showing a third embodiment of the conventional method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、11、31 半導体基板(シリコン基板) 4、14、32 ゲート酸化膜 9、20、36 HTO膜 7、17、41 窒化膜 5、15 フローティングゲート 33 ゲート電極 9a、19、20a、36a サイドウォールスペーサ 10、22 コントロールゲート 43 選択ゲート 40・41・42 選択ゲート酸化膜 1, 11, 31 Semiconductor substrate (silicon substrate) 4, 14, 32 Gate oxide film 9, 20, 36 HTO film 7, 17, 41 Nitride film 5, 15 Floating gate 33 Gate electrode 9a, 19, 20a, 36a Sidewall Spacer 10,22 Control gate 43 Select gate 40 ・ 41 ・ 42 Select gate oxide film

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (i)ロコス酸化膜及びゲート酸化膜を
有する半導体基板上に、ポリシリコン、酸化膜及び窒化
膜を形成した後、これらポリシリコン、酸化膜及び窒化
膜をパターニングしてフローティングゲートを形成した
後、 (ii)(a)前記フローティングゲートを含む半導体基板
上にHTO膜を形成し、エッチバックすることにより、
前記フローティングゲート側壁にHTO膜によるサイド
ウォールスペーサを形成するか、又は(b)前記フロー
ティングゲート側壁を酸化した後、該フローティングゲ
ートを含む半導体基板上にHTO膜を形成し、エッチバ
ックすることにより、前記フローティングゲート側壁に
HTO膜によるサイドウォールスペーサを形成して、 (iii) 前記フローティングゲート及びサイドウォールス
ペーサを含む前記半導体基板上にコントロールゲートを
形成することを特徴とする不揮発性半導体メモリの製造
方法。
1. A floating gate comprising: (i) forming a polysilicon film, an oxide film and a nitride film on a semiconductor substrate having a locos oxide film and a gate oxide film, and then patterning the polysilicon film, the oxide film and the nitride film. And (ii) (a) by forming an HTO film on the semiconductor substrate including the floating gate and performing etch back,
By forming a sidewall spacer of an HTO film on the floating gate side wall, or (b) oxidizing the floating gate side wall, forming an HTO film on the semiconductor substrate including the floating gate, and etching back. A method for manufacturing a non-volatile semiconductor memory, wherein a sidewall spacer made of an HTO film is formed on a sidewall of the floating gate, and (iii) a control gate is formed on the semiconductor substrate including the floating gate and the sidewall spacer. .
【請求項2】 (i)ゲート酸化膜を有する半導体基板
上に、ポリシリコン及び酸化膜を形成した後、これらポ
リシリコン及び酸化膜をパターニングしてゲート電極を
形成した後、(ii)前記ゲート電極を含む半導体基板上に
HTO膜を形成し、エッチバックすることにより、前記
ゲート電極側壁にHTO膜によるサイドウォールスペー
サを形成し、所望のイオン注入を行った後、(iii) 前記
半導体基板上のゲート酸化膜及びHTO膜を除去し、さ
らに熱酸化により選択ゲート酸化膜を形成し、(iv)前記
ゲート電極及びサイドウォールスペーサを含む前記半導
体基板上に窒化膜、酸化膜及びコントロールゲートを形
成することを特徴とする不揮発性半導体メモリの製造方
法。
2. (i) After forming a polysilicon and an oxide film on a semiconductor substrate having a gate oxide film and then patterning the polysilicon and the oxide film to form a gate electrode, (ii) the gate After forming an HTO film on the semiconductor substrate including the electrodes and etching it back to form a sidewall spacer of the HTO film on the side wall of the gate electrode, and performing desired ion implantation, (iii) on the semiconductor substrate Removing the gate oxide film and the HTO film, and further forming a selective gate oxide film by thermal oxidation, and (iv) forming a nitride film, an oxide film, and a control gate on the semiconductor substrate including the gate electrode and sidewall spacers. A method for manufacturing a non-volatile semiconductor memory, comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008098510A (en) * 2006-10-13 2008-04-24 Toshiba Corp Nonvolatile semiconductor memory device

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