JPH08107157A - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents
半導体装置とその製造方法Info
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- JPH08107157A JPH08107157A JP6242648A JP24264894A JPH08107157A JP H08107157 A JPH08107157 A JP H08107157A JP 6242648 A JP6242648 A JP 6242648A JP 24264894 A JP24264894 A JP 24264894A JP H08107157 A JPH08107157 A JP H08107157A
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Abstract
トの高騰を抑えて、2つの異なった電源電圧で駆動する
素子を同一基板上に形成することが可能な半導体装置と
その製造方法を提供する。 【構成】高耐圧素子形成予定領域HVRにおいて、ゲー
ト電極104a及び基板103の表面は熱酸化膜106
によって覆われ、低耐圧素子形成予定領域LVRにおい
て、ゲート電極104b及び基板103の表面は熱酸化
膜106によって覆われていない。したがって、ゲート
電極104aにはゲートバーズビークが形成され、ゲー
ト電極104bにはゲートバーズビークが形成されてい
ない。この状態において、不純物イオンが基板103に
導入され、領域HVRには低濃度の拡散層が形成され、
領域LVRには高濃度の拡散層が形成される。
Description
リのように、複数の電源で動作する半導体素子を含む半
導体装置とその製造方法に関する。
高まりを見せている。この大きな要因は、半導体装置が
高密度、高性能、高信頼性を有するためである。しか
し、この要求を満足するため、半導体装置は多くの複雑
な製造工程を要し、これに伴い歩留まりの低下、製造コ
ストの高騰を招いている。
用するタイプのも多い。例えば不揮発性メモリは、デー
タの書き込み、消去動作時に、通常のデータ読み出し時
より高い12V程度の電源が使用される。このため、デ
ータの書き込み、消去動作に関わる回路は、この高電圧
に耐え得る高耐圧素子が要求される。これに比べ、通常
のデータ読み出しは5Vの電圧が使用されるため、読み
出しに係わる回路は高耐圧素子である必要はなく、低耐
圧素子でよい。このように、不揮発性メモリは1つの半
導体装置内に高耐圧素子と低耐圧素子が混在している。
ドレインのエッジ部の電界を緩和するとともに、基板と
拡散層との急俊なPN接合を緩和することが必須であ
り、従来からゲート酸化膜を厚膜化したり、拡散層を低
濃度化している。これらはいずれも、素子の駆動能力を
低下させ、半導体装置に期待される高密度、高性能の要
求を疎外する要因となっている。この影響を同一基板上
に混在する低耐圧素子へ及ぼすことがないよう、従来は
高電圧が直接加えられる素子のみに厚いゲート絶縁膜を
使用し、これ以外の比較的低い電圧を使用する素子につ
いては、前記薄いゲート絶縁膜を使用するといった構成
が使用されている。
のである。図6(a)に示すように、P型シリコン基板
401上に素子分離絶縁膜402を形成し、前記素子分
離絶縁膜402を除く前記基板401上に厚いシリコン
酸化膜403を形成する。次に、前記厚いシリコン酸化
膜403及び前記素子分離絶縁膜402上に多結晶シリ
コン404を形成した後、高耐圧素子形成予定領域(以
下、領域HVRと称す)にレジストパターン405を形
成する。
ストパターン405をマスクとして前記領域HVRを除
く低耐圧素子形成予定領域(以下、領域LVRと称す)
にある前記多結晶シリコン404及び前記厚いシリコン
酸化膜403をエッチングする。この後、前記レジスト
パターン405を剥離して全体を熱酸化し、次いで多結
晶シリコンを堆積する。したがって、前記領域LVRの
前記基板401上に薄いシリコン酸化膜406が形成さ
れ、このシリコン酸化膜406上に多結晶シリコン40
7が形成される。これと同時に、前記領域HVRにある
前記多結晶シリコン404上には、シリコン酸化膜40
6が形成され、前記シリコン酸化膜406上に多結晶シ
リコン407が形成される。続いて、前記領域LVRに
のみレジストパターン409を形成する。
パターン409をマスクとして前記領域HVRに存在す
る前記多結晶シリコン407及び前記シリコン酸化膜4
06をエッチング剥離する。この後、両領域のゲート電
極形成予定領域にレジストパターン410を形成し、こ
のレジストパターン410をマスクとして前記多結晶シ
リコン404及び407をエッチングする。次いで、前
記レジストパターン410を剥離する。
ト電極404a及び407aが形成される。この後、前
記ゲート電極404a及び407aをマスクとして前記
基板401内にLDD(Lightly Doped Drain )を構成
するN- 拡散層を形成するため、5×1013/cm2 程
度の低濃度のリンを導入する。
によりSiO2 膜を堆積後、エッチバックすることによ
りゲート404a及び407aの各両側にサイドウォー
ル413を形成する。この後、前記ゲート電極404a
及び407aと、前記サイドウォール413をマスクと
して前記基板401内にN+ 拡散層形成のため、7×1
015/cm2 程度の高濃度のドーズ量のヒ素(As)を
導入し、この後、熱工程を経てLDDのN+ 拡散層41
1及びN+ 拡散層412を形成する。
いて、高電圧が直接印加される素子は、厚いゲート酸化
膜403と、ゲート電極エッジに隣接する低不純物濃度
の拡散層411とを形成することにより電界が緩和され
る。しかも、低不純物濃度の拡散層411によって基板
とのPN接合が緩やかとなるため、高耐圧の素子を実現
できる。
ート絶縁膜406を用いているため、周知のスケーリン
グ則に従った微細化と高性能を図ることができる。この
ため、信頼性を維持して微細化、高性能化できる。
れた半導体装置は、次に述べるような欠点を有してい
る。すなわち、厚いゲート酸化膜403と薄いゲート酸
化膜406を作り分ける必要があるため、2回のゲート
酸化膜を形成する工程、2回の多結晶シリコンを堆積す
る工程、1回の多結晶シリコンを剥離する工程を要す
る。さらに、低不純物濃度拡散層を形成するため、サイ
ドウォール413を形成する必要があり、多くの緻密な
工程を必要とする。このため、製造工程が膨大となりス
ループットが悪く、歩留りの低下、大幅なコストの増加
を招いている。
方法として、先ずシリコン基板上にゲート絶縁膜の一部
としてのシリコン酸化膜を形成し、高耐圧側の領域HV
Rをレジストで保護した後、低耐圧側の領域LVRのシ
リコン酸化膜を剥離する。次いで、前記レジスト材を剥
離し、改めて低耐圧側の領域LVRのゲート酸化膜とな
るシリコン酸化膜を形成することも考えられる。この場
合、図6(b)(c)に示した多結晶シリコンの堆積工
程、多結晶シリコンの剥離工程が不要となる。しかし、
高耐圧側の領域では多量の重金属等の汚染物質を含むレ
ジスト材がゲート絶縁膜となるシリコン酸化膜に直接触
れる工程が存在する。したがって、ゲート絶縁膜がレジ
スト材によって汚染され、ゲート絶縁膜として機能しな
くなる場合も少なくない。このため、歩留りを著しく低
下させ、高信頼性を維持できなくなる。そこで、図6、
図7に示した手法で2種類のゲート酸化膜を作り分ける
必要が生じ、多くの緻密な工程を伴うこととなる。
は、低濃度の不純物拡散層411を有するため拡散抵抗
が増大する。したがって、駆動能力の低下が無視できな
い。このため、低不純物濃度拡散層を形成するに必要な
サイドウォールを、レジスト材を用いて領域LVRのみ
選択的に剥離することにより、拡散層の不純物濃度を高
めることができる。しかし、この場合、工程数が当然増
加し、一層、スループットが悪化する。
種類のゲート絶縁膜を用いて、高耐圧素子と低耐圧素子
を混在させるが方法が開発されている。図8は、その一
例を示すものである。図8(a)において、基板501
上に素子分離絶縁膜502を形成し、この素子分離絶縁
膜502を除く前記基板501上にゲート絶縁膜となる
シリコン酸化膜503を形成する。次に、前記シリコン
酸化膜503及び前記素子分離絶縁膜502上に多結晶
シリコンを形成した後、ゲート電極形成予定領域にレジ
ストパターンを形成する。この後、前記レジストパター
ンをマスクとして前記多結晶シリコンをエッチングする
ことにより、ゲート電極504を形成する。次に、前記
ゲート電極504をマスクとして前記基板501上にL
DDのN- 拡散層を形成するため、5×1013/cm2
程度のドーズ量でリンを導入する。
Rにレジストパターン505を形成した後、前記レジス
トパターン505をマスクとして領域LVRにある前記
基板501上にN+ 拡散層を形成するため、7×1015
/cm2 程度のドーズ量でAsを導入する。
ストパターン505を剥離した後、後酸化膜506を形
成する。このとき、前記ゲート電極504の前記基板5
01に近接するエッジに充分なバーズビークが発生する
よう酸化する。これと同時に前記基板501中に導入さ
れた不純物は活性化され、領域HVRにはN- 拡散層5
07が形成され、領域LVRにはN+拡散層508が形
成され、これらはソース、ドレインとして機能する。
いて、素子の高耐圧の要求に応えるものとしては、ゲー
ト電極504のエッジに設けたバーズビークが、ゲート
電極504と基板501との間の電界を緩和させる。さ
らに、領域HVRに設けた低濃度の拡散層507がゲー
ト電極504と拡散層507間の電界を緩和させるとと
もに、拡散層507と基板501との間のPN接合耐圧
を高めている。
拡散層はなく、高濃度のN+ 拡散層508がソース、ド
レインとして作用するため、配線抵抗の増大が解消され
る。また、ゲート絶縁膜が1種類であるため、図6、図
7に示すような多くの緻密な工程を必要としない。
示した方法で作成された半導体装置は、以下に示すよう
に、低耐圧側素子の微細化と高性能化を疎外する大きな
課題を有している。先ず、低耐圧側素子側のゲート電極
504に設けたバーズビークは、ゲート電極504と基
板501との間の容量の増大を招き、実行的なゲート酸
化膜が厚くなってしまう。このため、低耐圧側素子の駆
動能力が低下し、素子の微細化を疎外することになる。
形成する際、大きな熱工程を伴うため、拡散層508及
び拡散層507は、不純物の横方向拡散が大きくなり、
素子のショートチャネル及びパンチスルーを促進する。
したがって、素子を微細化する上で大きな弊害となるの
は明らかである。特に、低耐圧側素子側に形成した拡散
層508は、不純物濃度が高いがためより深刻である。
さらに、不純物の横方向拡散が大きくなるため、前記拡
散層508及び拡散層507とゲート電極504とのオ
ーバーラップ領域の増大化により、ゲート電極504と
前記拡散層508及び拡散層507間のカップリングに
よる容量が増加し、素子の高速動作を制限することとな
る。
り、その目的とするところは、製造工程の増加、及びコ
ストの高騰を抑えて、2つの異なった電源電圧で駆動す
る素子を同一基板上に形成することが可能な半導体装置
とその製造方法を提供しようとするものである。
半導体基板上において、第1の電源電圧が印加される第
1の素子領域と、前記第1の電源電圧より低い第2の電
源電圧が印加される第2の素子領域とを分離する素子分
離絶縁膜と、前記第1の素子領域に設けられ、前記半導
体基板からゲート絶縁膜によって絶縁されたゲートと、
このゲートの両側に位置する前記半導体基板内にソース
及びドレインとしての拡散層とを有し、前記ゲートは前
記半導体基板に隣接するエッジにバーズビークを有し、
前記拡散層は前記バーズビークに近接して他の部分より
不純物濃度の低い領域を有する第1のMOSトランジス
タと、前記第1の素子領域のソース及びドレインに対応
して半導体基板上に設けられた第1の絶縁膜と、前記第
2の素子領域に設けられ、前記半導体基板から前記ゲー
ト絶縁膜によって絶縁されたゲートと、このゲートの両
側に位置する前記半導体基板内にソース及びドレインと
しての拡散層とを有し、前記拡散層は前記第1のMOS
トランジスタの拡散層より不純物濃度が高く設定された
第2のMOSトランジスタと、前記第2の素子領域のソ
ース及びドレインに対応して半導体基板上に設けられ、
前記第1の絶縁膜より薄い第2の絶縁膜とを具備してい
る。
電源電圧が印加される第1のMOSトランジスタと、前
記第1の電源電圧より低い第2の電源電圧が印加される
第2のMOSトランジスタが混在してなる半導体装置で
あって、半導体基板上に素子分離絶縁膜及びゲート絶縁
膜を形成し、前記半導体基板及び前記ゲート絶縁膜上に
導電性膜を形成した後、前記第2のMOSトランジスタ
の形成領域にある前記導電性膜をレジストパターンでカ
バーするとともに、レジストパターンをマスクとして第
1のMOSトランジスタの形成領域にある前記導電性膜
をエッチングすることにより、前記第1のMOSトラン
ジスタの形成領域に第1のゲート電極を形成する工程
と、前記レジストパターンを剥離した後、熱酸化するこ
とにより、前記第2のMOSトランジスタの形成領域に
ある前記導電性膜上に熱酸化膜を形成すると同時に、前
記第1のゲート電極のエッジにバーズビークを発生させ
るとともに、前記第1のMOSトランジスタの形成予定
領域の半導体基板及び前記第1のゲート電極上に熱酸化
膜を形成する工程と、前記第2のMOSトランジスタの
形成領域にある前記熱酸化膜、前記導電性膜をエッチン
グし、前記第2のMOSトランジスタの形成領域に第2
のゲート電極を形成する工程と、前記第1のMOSトラ
ンジスタの形成領域にある前記半導体基板に前記熱酸化
膜を通して不純物を導入するとともに、前記第2のMO
Sトランジスタの形成領域にある前記半導体基板に不純
物を導入し、第1、第2のMOSトランジスタのソー
ス、ドレインとしての拡散層を形成する工程とを具備し
ている。
電源電圧が印加される第1のMOSトランジスタと、前
記第1の電源電圧より低い第2の電源電圧が印加される
第2のMOSトランジスタが混在してなる半導体装置で
あって、半導体基板上に素子分離絶縁膜及びゲート絶縁
膜を形成し、前記半導体基板及び前記ゲート絶縁膜上に
第1の導電性膜及び複合絶縁膜を形成した後、前記第1
のMOSトランジスタの形成領域にある前記複合絶縁膜
をレジストパターンでカバーし、第2のMOSトランジ
スタの形成領域にある前記第1の導電性膜及び複合絶縁
膜をエッチングして除去する工程と、前記レジストパタ
ーンを剥離した後、前記第1のMOSトランジスタの形
成領域にある前記複合絶縁膜上、及び第2のMOSトラ
ンジスタの形成領域のゲート絶縁膜に第2の導電性膜を
形成する工程と、前記第1のMOSトランジスタの形成
領域にある前記第2の導電性膜をレジストパターンでカ
バーするとともに、レジストパターンをマスクとして第
2のMOSトランジスタの形成領域にある第2の導電性
膜をエッチングし、第1のゲート電極を形成する工程
と、前記レジストパターンを剥離した後、熱酸化するこ
とにより、前記第1のMOSトランジスタの形成領域に
ある前記第2の導電性膜上に熱酸化膜を形成すると同時
に、前記第1のゲート電極のエッジにバーズビークを発
生させるとともに、前記第2のMOSトランジスタの形
成予定領域上に熱酸化膜を形成する工程と、前記第1の
MOSトランジスタの形成領域にある熱酸化膜、前記第
1、第2の導電性膜、複合絶縁膜をエッチングして、前
記第1のMOSトランジスタの形成領域に第2のゲート
電極を形成する工程と、前記第2のゲート電極をマスク
として前記第1のMOSトランジスタの形成領域に位置
する前記半導体基板に不純物を導入するとともに、第1
のゲート電極をマスクとして前記第2のMOSトランジ
スタの形成領域に前記熱酸化膜を通して不純物を導入
し、第1、第2のMOSトランジスタのソース、ドレイ
ンとしての拡散層を形成する工程と、前記第1のMOS
トランジスタの形成領域にある半導体基板と第2のゲー
ト電極上、及び前記第2のMOSトランジスタの形成領
域にある熱酸化膜上に酸化膜を形成する工程を具備して
いる。
される素子には、ゲート電極にゲートバーズビークを設
けるとともに、ゲートバーズビーク近傍の拡散層の不純
物濃度を他の部分より低くしている。したがって、ゲー
ト電極と拡散層との間の電界を緩和することができ素子
を高耐圧化できる。
形成後、熱酸化膜を設け、この熱酸化膜を介して導体基
板に不純物を導入し、低耐圧素子に対してはゲート電極
形成後、直接半導体基板に不純物を導入している。した
がって、1回の不純物導入工程によって、低耐圧素子に
対しては高濃度の拡散層を形成し、高耐圧素子に対して
は低濃度の拡散層を形成するができ、低耐圧素子及び高
耐圧素子の不純物濃度を同時に制御できる。
ズビークの発生を抑制し、拡散層抵抗の低下を実現して
いる。このため、低耐圧素子は高性能化が可能である。
しかも、ゲート酸化膜は高耐圧素子、及び低耐圧素子で
共通とされている。したがって、1種類のゲート酸化膜
のみを使用するため、製造工程を簡略化でき、製造コス
トを低減できる。
して説明する。図1、図2は、この発明の第1の実施例
を示すものであり、この発明を高耐圧素子と低耐圧素子
が同一基板上に存在する例えばフラッシュ型EEPRO
Mに適用した場合を示すものである。
OCOS法により、P型シリコン基板101の表面領域
に厚さ700nmの素子分離膜102を形成する。この
後、基板101の表面に将来ゲート酸化膜の一部となる
厚さ15nmのシリコン酸化膜103を形成する。この
シリコン酸化膜103の上にリンをドーピングした多結
晶シリコン膜104を厚さ350nm形成する。この
後、領域HVRにある多結晶シリコン膜104上に、周
知のリソグラフィー技術を用いてゲート電極に対応した
パターンをレジスト105によって形成する。このと
き、領域LVRは前記レジスト105でカバーする。
ストパターン105をマスクとして前記多結晶シリコン
膜104をエッチングすることにより、領域HVRにあ
る多結晶シリコン膜104によって、ゲート電極104
aが形成される。この時、領域LVRは前記レジスト1
05でカバーされている。
ストパターン105を剥離後、850℃、Box雰囲気
で酸化することにより、前記領域HVRにあるゲート電
極104aに後酸化膜106が形成されるとともに、前
記領域HVRにあるゲート電極104aの前記基板10
1の近傍に位置するエッジには、バーズビークが形成さ
れる。これと同時に、前記領域HVRにおいて前記多結
晶シリコン膜104aによって覆われていない領域、及
び領域LVRにある前記多結晶シリコン104上にも前
記後酸化膜106が形成される。次に、領域LVRにあ
る後酸化膜106上に、周知のリソグラフィー技術を用
いてゲート電極に対応したパターンをレジスト107に
よって形成する。このとき、領域HVRは前記レジスト
107でカバーする。
ーニングされたレジスト107をマスクとして、領域L
VRの前記後酸化膜106及び多結晶シリコン膜104
及び前記シリコン酸化膜103をエッチングし、多結晶
シリコン膜104によってゲート電極104bを形成す
る。次に、前記レジスト107を剥離した後、前記ゲー
ト電極104b及び前記ゲート電極104をマスクとす
る周知のセルファライン技術により、ソース・ドレイン
形成用のヒ素イオンを加速電圧60keV、ドーズ量1
×1016/cm2 の条件で注入する。前記領域HVRに
ある後酸化膜106は基板101に導入されるヒ素イオ
ンのドーズ量を実効的に低減している。一方、前記領域
LVRにあるソース・ドレインの形成領域に位置する基
板101は、前記ゲート電極の加工時に露出されてい
る。このため、ヒ素イオンのドーズ量は低減されない。
したがって、領域LVRのソース・ドレイン形成領域の
み、ヒ素イオンのドーズ量を実効的に高めることができ
る。
のドライ雰囲気で後酸化し、酸化膜108を形成する。
これと同時に、基板101に導入したヒ素イオンは活性
化され、ソース・ドレイン用の拡散層が形成される。
EEPROMが製造される。図3(a)は、図2(b)
に示す領域HVRのゲート電極104aのエッジ部を拡
大したものである。ゲート電極104aにはバーズビー
ク110が発生し、このバーズビーク110は前記ゲー
ト電極104aと拡散層107aとの間の電界を緩和し
ている。さらに、拡散層107aは、ゲート電極104
aの近傍ほど不純物濃度が低くされている。このため、
前記ゲート電極104aと拡散層107aとの間の電界
を緩和できるため、拡散層107aと基板101間の接
合耐圧が緩やかとなる。これらにより、領域HVRの素
子を高耐圧化できる。
域LVRのゲート電極104bのエッジ部を拡大したも
のである。ゲート電極104bはバーズビークの発生が
抑制され、バーズビークの発生に伴う寄生容量の増加が
ない。また、拡散層107bは不純物濃度が高められて
いるため、拡散抵抗は十分低減され、低耐圧素子に要求
される高速動作が可能である。
7を用いて低耐圧側のゲート電極をエッチングする際、
シリコン酸化膜103をエッチング除去する必要はな
い。すなわち、シリコン酸化膜103の一部は、低耐圧
側素子のゲート絶縁膜となる必要から十分薄い膜であ
る。このため、ソース・ドレインを形成する際、イオン
の注入濃度を低減する効果は薄い。このように、シリコ
ン酸化膜103をエッチングしない場合、エッチングの
工程を省略できる。しかも、一般に、基板上にあるシリ
コン酸化膜は、不純物をシリコン基板に導入する際、汚
染物質が基板の奥に入り込む現象を抑制する効果がある
とともに、高濃度の不純物を導入する際に生じた欠陥
が、その後のアニールによる回復過程で発生する残留欠
陥を防止する効果がある。したがって、信頼性を確保で
きるとともに、歩留りを向上できる。
を基板に導入して形成したが、不純物イオンは、ヒ素に
限定されるものではなく、リンを使用することも可能で
ある。リンはヒ素より軽いイオンである。このため、高
耐圧素子に大きいバーズビークを設ける必要がある場
合、言い換えれば、より高耐圧なものが必要とされる場
合、高耐圧素子のソース・ドレイン形成予定領域に形成
される後酸化膜106は、より厚くなる。この場合、ソ
ース・ドレインを形成するための不純物厚イオン種が重
いヒ素であると、厚い酸化膜をヒ素イオンが通過するこ
とが困難となる。このため、加速エネルギーを調整して
も対応できず、最悪の場合、ソース・ドレインとしての
拡散層を形成できなくなる。このような場合、リンのよ
うに軽い不純物イオンであれば、僅かな加速エネルギー
でも厚い酸化膜を通過できるため、十分な濃度のソース
・ドレインを形成できる。
ネルMOSFETに適用した場合を示したが、この発明
をPチャネルMOSFETに適用することも可能であ
る。この場合、図2(a)において、拡散層の形成に用
いる不純物のイオン種は、ヒ素に代わりBF2 、もしく
はBイオンが用いられる。勿論、基板はN−ウエルもし
くはN型基板となる。
大容量を重視した製品の需要も大きい。この場合、周辺
回路部における高速動作の必要性は薄いが、セルの微細
化、高性能化が必要となる。しかし、メモリセルトラン
ジスタにおいて、制御ゲートと浮遊ゲート間に発生する
ゲートバーズビークは、書き込み、消去特性を悪化する
とともに、読み出し電流も小さくする。このため、動作
マージンが小さくなり、信頼性が低下するとともに、製
造から出荷に至るまでのテスト時間の膨大化を招く。さ
らに、浮遊ゲートと基板間に発生するゲートバーズビー
クも同様に書き込み、消去特性を悪化するとともに、読
み出し電流を小さくする。
ートと基板間に発生するゲートバーズビークが大きい
と、トンネルゲート酸化膜として機能する10nm程度
の膜厚を確保できなくなる。このため、微細化を制限す
る要素にもなる。したがって、メモリセルトランジスタ
においてゲートバーズビークの発生は低減したい。一
方、周辺回路を構成する素子は、書き込み、消去動作の
ため、高耐圧が必要な場合が多い。
したフラッシュ型EEPROMにこの発明を適用した場
合を示すものである。この場合、高耐圧側素子は周辺回
路を構成し、低耐圧側素子はメモリセルトランジスタを
構成する。
コン基板301の表面に周知のLOCOS法により、厚
さ700nmの素子分離膜302を形成する。この後、
基板301の表面を熱酸化し、将来ゲート酸化膜の一部
となる厚さ10nmのシリコン酸化膜303を形成す
る。
ンをドーピングした多結晶シリコン膜304を厚さ15
0nm形成した後、複合絶縁膜としてのONO膜305
を形成する。次いで、メモリセルの形成予定領域MCR
をレジスト306によりカバーする。
ジスト306をマスクとして周辺素子形成予定領域PR
Rにある前記ONO膜305、多結晶シリコン膜30
4、及びシリコン酸化膜303を周知の異方性エッチン
グにより除去する。次に、前記レジスト306を除去し
た後、950℃、ドライ雰囲気で酸化し、周辺素子形成
予定領域PRRに厚さ15nmのゲート酸化膜307を
形成する。この後、ドーピングした多結晶シリコン膜3
08をLPCVD法により堆積し、さらに、WSi膜3
09をスパッタ法を用いて堆積する。次に、周知のリソ
グラフィー技術を用いて、メモリセルの形成予定領域M
CRをカバーするとともに、周辺素子形成予定領域PR
Rのゲート電極に対応してパターニングされたレジスト
310を形成する。
ーニングされたレジスト310をマスクとして前記WS
i膜309、及び多結晶シリコン膜308をエッチング
し、ゲート電極G1を形成する。次に、前記レジスト3
10を剥離後、850℃、Box雰囲気で酸化すること
により、前記周辺素子形成予定領域PRRにあるゲート
電極309、308、基板301、及び前記メモリセル
の形成予定領域MCRにある前記WSi膜309上に後
酸化膜311が形成される。この際、前記ゲート電極3
09、308には、バーズビークが形成され、前記WS
i膜309及び多結晶シリコン膜308は、ポリサイド
化する。次に、周知のリソグラフィー技術を用いて、周
辺素子形成予定領域PRRをレジスト312によってカ
バーするとともに、メモリセルの形成予定領域MCRの
ゲート電極に対応してパターニングされたレジスト31
2を形成する。
ーニングされたレジスト312をマスクとして前記後酸
化膜311、ポリサイド層(309及び308)、ON
O膜305、多結晶シリコン膜304、シリコン酸化膜
303をエッチングし、メモリセルの形成予定領域MC
Rに浮遊ゲートと制御ゲートとからなる2層のゲート電
極G2が形成される。
ストパターン312を剥離した後、前記ゲート電極G
1、G2をマスクとして、周知のセルファライン技術を
もって、周辺素子形成予定領域PRR及びメモリセルの
形成予定領域MCRのソース・ドレイン形成予定領域に
ヒ素イオンを加速電圧60keV、ドーズ量1×1016
/cm2 の条件で注入する。この際、周辺素子形成予定
領域PRRにある後酸化膜311は、ヒ素イオンのドー
ズ量を実効的に低減している。また、メモリセルの形成
予定領域MCRにあるソース・ドレイン形成予定領域
は、前記ゲート電極G2の加工時に基板301が露出さ
れているため、ヒ素イオンのドーズ量は低減されない。
したがって、メモリセルの形成予定領域MCRにあるソ
ース・ドレイン領域のみ、ヒ素イオンのドーズ量を実効
的に高めることができる。
℃、Dry雰囲気で酸化すると、後酸化膜313が形成
すると同時に、前記基板301に導入されたヒ素イオン
が活性化され、ソース・ドレイン用の拡散層314、3
15が形成される。
EEPROMが製造される。上記のようにして製造した
フラッシュ型EEPROMの場合、セルトランジスタの
拡散層314は不純物濃度が十分に高められている。し
かも、基板301と浮遊ゲート電極304との間のゲー
トバーズビークの発生が抑制されているとともに、制御
ゲートを構成する多結晶シリコン308、WSi膜30
9のゲートバーズビークの発生が抑制されている。した
がって、書き込み、消去動作に必要な高電界を容易に得
ることができ、高密度のメモリセルでも書き込み、消去
動作を高速化できる。
て、ソース・ドレインとしての拡散層315の不純物濃
度は薄められている。しかも、ゲート電極G1を構成す
る多結晶シリコン308にはゲートバーズビークが発生
しているため、電界が緩和され高耐圧化されている。
リサイド構造に限定されるものではなく、不純物をドー
ピングした多結晶シリコンでもよい。この場合、ゲート
電極を形成する際のエッチングが容易となり、エッチン
グの残渣による歩留り低下を防止できる。このため、よ
り低コスト化が要求される場合有効である。その他、こ
の発明の要旨を変えない範囲において、種々変形実施可
能なことは勿論である。
ば、高耐圧化が要求される素子には、ゲート電極にゲー
トバーズビークを設けるとともに、ゲートバーズビーク
近傍の拡散層の不純物濃度を他の部分より低くしてい
る。したがって、ゲート電極と拡散層との間の電界を緩
和することができ素子を高耐圧化できる。
形成後、熱酸化膜を設け、この熱酸化膜を介して導体基
板に不純物を導入し、低耐圧素子に対してはゲート電極
形成後、直接半導体基板に不純物を導入している。した
がって、1回の不純物導入工程によって、低耐圧素子に
対しては高濃度の拡散層を形成し、高耐圧素子に対して
は低濃度の拡散層を形成するができ、低耐圧素子及び高
耐圧素子の不純物濃度を同時に制御できる。
ズビークの発生を抑制し、拡散層抵抗の低下を実現して
いる。このため、低耐圧素子は高性能化が可能である。
しかも、ゲート酸化膜は高耐圧素子、及び低耐圧素子で
共通とされている。したがって、1種類のゲート酸化膜
のみを使用するため、製造工程を簡略化でき、製造コス
トを低減できる。
図。
拡大して示す断面図。
図。
示す断面図。
化膜、103、303、307…ゲート酸化膜、10
8、311…熱酸化膜、、104a、104b、G1、
G2…ゲート電極、107a、107b、314、31
5…ソース、ドレイン、308、309…ポリサイドゲ
ート、305…ONO膜、HVR…高耐圧素子形成予定
領域、LVR…低耐圧素子形成予定領域。
Claims (3)
- 【請求項1】 半導体基板上において、第1の電源電圧
が印加される第1の素子領域と、前記第1の電源電圧よ
り低い第2の電源電圧が印加される第2の素子領域とを
分離する素子分離絶縁膜と、 前記第1の素子領域に設けられ、前記半導体基板からゲ
ート絶縁膜によって絶縁されたゲートと、このゲートの
両側に位置する前記半導体基板内にソース及びドレイン
としての拡散層とを有し、前記ゲートは前記半導体基板
に隣接するエッジにバーズビークを有し、前記拡散層は
前記バーズビークに近接して他の部分より不純物濃度の
低い領域を有する第1のMOSトランジスタと、 前記第1の素子領域のソース及びドレインに対応して半
導体基板上に設けられた第1の絶縁膜と、 前記第2の素子領域に設けられ、前記半導体基板から前
記ゲート絶縁膜によって絶縁されたゲートと、このゲー
トの両側に位置する前記半導体基板内にソース及びドレ
インとしての拡散層とを有し、前記拡散層は前記第1の
MOSトランジスタの拡散層より不純物濃度が高く設定
された第2のMOSトランジスタと、 前記第2の素子領域のソース及びドレインに対応して半
導体基板上に設けられ、前記第1の絶縁膜より薄い第2
の絶縁膜とを具備することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 第1の電源電圧が印加される第1のMO
Sトランジスタと、前記第1の電源電圧より低い第2の
電源電圧が印加される第2のMOSトランジスタが混在
してなる半導体装置であって、 半導体基板上に素子分離絶縁膜及びゲート絶縁膜を形成
し、前記半導体基板及び前記ゲート絶縁膜上に導電性膜
を形成した後、前記第2のMOSトランジスタの形成領
域にある前記導電性膜をレジストパターンでカバーする
と同時に、レジストパターンをマスクとして第1のMO
Sトランジスタの形成領域にある前記導電性膜をエッチ
ングすることにより、前記第1のMOSトランジスタの
形成領域に第1のゲート電極を形成する工程と、 前記レジストパターンを剥離した後、熱酸化することに
より、前記第2のMOSトランジスタの形成領域にある
前記導電性膜上に熱酸化膜を形成するとともに、前記第
1のゲート電極のエッジにバーズビークを発生させると
ともに、前記第1のMOSトランジスタの形成予定領域
の半導体基板及び前記第1のゲート電極上に熱酸化膜を
形成する工程と、 前記第2のMOSトランジスタの形成領域にある前記熱
酸化膜、前記導電性膜をエッチングし、前記第2のMO
Sトランジスタの形成領域に第2のゲート電極を形成す
る工程と、 前記第1のMOSトランジスタの形成領域にある前記半
導体基板に前記熱酸化膜を通して不純物を導入するとと
もに、前記第2のMOSトランジスタの形成領域にある
前記半導体基板に不純物を導入し、第1、第2のMOS
トランジスタのソース、ドレインとしての拡散層を形成
する工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製
造方法。 - 【請求項3】 第1の電源電圧が印加される第1のMO
Sトランジスタと、前記第1の電源電圧より低い第2の
電源電圧が印加される第2のMOSトランジスタが混在
してなる半導体装置であって、 半導体基板上に素子分離絶縁膜及びゲート絶縁膜を形成
し、前記半導体基板及び前記ゲート絶縁膜上に第1の導
電性膜及び複合絶縁膜を形成した後、前記第1のMOS
トランジスタの形成領域にある前記複合絶縁膜をレジス
トパターンでカバーし、第2のMOSトランジスタの形
成領域にある前記第1の導電性膜及び複合絶縁膜をエッ
チングして除去する工程と、 前記レジストパターンを剥離した後、前記第1のMOS
トランジスタの形成領域にある前記複合絶縁膜上、及び
第2のMOSトランジスタの形成領域のゲート絶縁膜に
第2の導電性膜を形成する工程と、 前記第1のMOSトランジスタの形成領域にある前記第
2の導電性膜をレジストパターンでカバーするととも
に、レジストパターンをマスクとして第2のMOSトラ
ンジスタの形成領域にある第2の導電性膜をエッチング
し、第1のゲート電極を形成する工程と、 前記レジストパターンを剥離した後、熱酸化することに
より、前記第1のMOSトランジスタの形成領域にある
前記第2の導電性膜上に熱酸化膜を形成すると同時に、
前記第1のゲート電極のエッジにバーズビークを発生さ
せるとともに、前記第2のMOSトランジスタの形成予
定領域上に熱酸化膜を形成する工程と、 前記第1のMOSトランジスタの形成領域にある熱酸化
膜、前記第1、第2の導電性膜、複合絶縁膜をエッチン
グして、前記第1のMOSトランジスタの形成領域に第
2のゲート電極を形成する工程と、 前記第2のゲート電極をマスクとして前記第1のMOS
トランジスタの形成領域に位置する前記半導体基板に不
純物を導入するとともに、第1のゲート電極をマスクと
して前記第2のMOSトランジスタの形成領域に前記熱
酸化膜を通して不純物を導入し、第1、第2のMOSト
ランジスタのソース、ドレインとしての拡散層を形成す
る工程と、 前記第1のMOSトランジスタの形成領域にある半導体
基板と第2のゲート電極上、及び前記第2のMOSトラ
ンジスタの形成領域にある熱酸化膜上に酸化膜を形成す
る工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造
方法。
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