JP4345889B2 - Ｆｌｏｔｏｘ型ｅｅｐｒｏｍの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、FLOTOX型EEPROMの製造方法に関し、特にトンネル酸化膜領域の形成方法に関するものである。

従来技術における、ＦＬＯＴＯＸ（FLOating gate Tunnel OXide）型ＥＥＰＲＯＭの製造方法が図１乃至図４に示されている。Ｐ型シリコン基板１上に、ＬＯＣＯＳ法を用いて素子分離領域であるフィールド酸化膜２を形成し、ＬＯＣＯＳ工程に用いたシリコン窒化膜を除去した後、選択的にフィールド酸化膜２の直下にホウ素イオンを注入して、チャネルストップ領域３を形成する。そして、選択的にリン等のN型イオンを注入し、アニールを施し、トンネル酸化膜が形成されるN型拡散領域であるトンネルインプラ領域４が形成される（図１）。

続いて、露出したアクティブ領域を含む基板全面を３０ｎｍ程度酸化しゲート酸化膜５を形成し、レジスト６を塗布した後、レジストパターニングをおこない、トンネルインプラ領域４上にトンネルウィンドウ開口部７を形成する（図２）。弗酸等のウエットエッチング液によりトンネルウィンドウ開口部７のゲート酸化膜５をエッチングし、トンネルインプラ領域４の一部を露出した後、レジスト７を除去する。

そして、全面を１０ｎｍ程度酸化し、トンネルウインド領域８に、局所的に薄い１０ｎｍ程度のトンネル酸化膜９、及び、再酸化されたゲート酸化膜１０が形成される（図３）。その後、ポリシリコンを堆積し、さらにパターニングしてフローティングゲート電極１１をトンネルウインド領域８を覆うように形成する（図４）。そして、図示はしないが、その後、コントロールゲート電極、配線等を形成し、FLOTOX型EEPROMが完成する。

特開昭６１−２２８６７２ 特開平４−１４５６６６ 特開平４−２０７０８４ 特開２００１−２１０７３０

しかしながら、従来技術の製造方法では、トンネル酸化膜形成のためのトンネルウィンドウ領域エッチング工程において、厚いゲート酸化膜をウェットエッチング液を用いて処理していたので、レジストのパターンに比べて実際のトンネルウィンド領域の開口部が大きくなってしまい、このためセルサイズ縮小化に対する大きな阻害要素となっていた。

また、トンネルウィンドウ領域の開口をドライエッチング法によっておこなう場合、ドライエッチング特有の問題であるエッチングダメージが発生し、その後のトンネル酸化膜膜質が劣化するといった問題があった。さらには、トンネルウィンドウ領域の開口面積は小さいため、ドライエッチングの終点検出が難しいという問題があった。

EEPROMメモリセルのトンネルインプラ領域及び周辺アクティブ領域を同時酸化し、トンネルインプラ領域の増速酸化により、トンネルインプラ領域上の酸化膜厚がトンネルインプラ領域以外のアクティブ領域上の酸化膜厚より厚くなるようにする。そして、全面にレジストを塗布しトンネルインプラ領域上の一部分のトンネルウィンドウ領域、及び、メモリセル以外の周辺トランジスタ形成領域のアクティブ領域部のレジストを開口し、ドライエッチングにより周辺トランジスタアクティブ領域の酸化膜が完全に除去されるまでエッチングする。その後、メモリセルのトンネルインプラ領域に残存する酸化膜をウエットエッチングにより除去することにより、局所的に薄い酸化膜の形成領域であるトンネルウィンドウ領域を開口形成する。

メモリセル部のトンネルインプラ領域上のトンネルウィンドウ領域と周辺アクティブ領域の酸化膜は同時にドライエッチングされるため、エッチング面積の増大に伴いエッチング終点検出の制御が容易になる。そして、酸化膜は、増速酸化を利用し、同時形成される周辺アクティブ領域の酸化膜より厚く形成されているため、周辺アクティブ領域のドライエッチングの終点検出時において、トンネルウィンドウ部には酸化膜が残存しており、基板エッチングダメージを低減することが可能となる。したがって、ドライエッチングを用いることにより、トンネルウィンドウ部の微細化を、エッチングダメージを回避しながら実現できる。

図５乃至図８は本発明の実施の形態を示す工程断面図である。従来技術と同様な方法で、Ｐ型シリコン基板２１上に、フィールド酸化膜２２、チャンネルストップ領域２３及びトンネルインプラ領域２４が形成される（図１参照）。

そして、露出したアクティブ領域を含む基板全面を３０ｎｍ程度酸化しＥＥＰＲＯＭセル部のゲート酸化膜２５及び周辺アクティブ領域の酸化膜２６を形成する（図５）。この時、トンネルインプラ領域２４は予めアニールを施さずに酸化するため、増速酸化の効果によりトンネルインプラ領域２４の酸化膜２７の膜厚はアクティブ領域の他の酸化膜２５及び２６の部分に比べて厚く形成される。

次に、レジストを全面に塗布しレジストパターン２８を形成し、トンネルウィンドウ開口部２９とメモリセル領域以外の周辺トランジスタ領域を露出させる。そして、レジストパターン２８をマスクとして、周辺トランジスタ部のフィールド酸化膜２２以外のアクティブ領域となる部分のシリコン基板が露出するまで、ドライエッチングを行なう（図６）。

このとき、トンネルウィンドウ開口部２９においては、ゲート酸化膜膜厚が他の部分より厚いため、周辺トランジスタ領域の酸化膜２６がすべて除去されて、シリコン基板が露出することはない。つまり、トンネルウィンドウ開口部２９のトンネルインプラ領域２５はドライエッチングのダメージに晒されることはない。また、トンネルウィンドウ開口部２９の酸化膜２７のみならず、周辺トランジスタ領域の酸化膜２６もドライエッチングが行なわれるため、エッチング終点の検出が容易となる。

続けて、ウェットエッチングを行ない、トンネルウィンドウ開口部２９のシリコン基板を露出させ、トンネルウィンドウ領域３０が形成される（図７）。レジスト２８を除去した後１０ｎｍ程度酸化し、トンネル酸化膜３１及び周辺アクティブ領域に酸化膜３２を形成する（図８）。その後は図示しないが、従来技術と同様な方法により、フローティングゲート電極、コントロールゲート電極、配線等を形成しFLOTOX型EEPROMが完成する。

以上のように本実施例の形態によれば、トンネルインプラ領域の増速酸化を利用し、かつ、周辺アクティブ部も同時にドライエッチング開口することにより、ドライエッチングの終点検出を制御することが可能となったため、トンネルウィンドウ部のゲート酸化膜の残膜を一定にすることができる。そして、この残膜をウェットエッチングで開口するようにしたので、従来技術に比べて、ウェットエッチング量が小さくできるようになり、トンネルウィンドウ開口部の径の寸法ばらつきを小さくできるようになった。

従来技術のFLOTOX型EEPROMの製造方法を示す工程断面図。 図１に引き続き、従来技術におけるFLOTOX型EEPROMの製造方法を示す工程断面図。 図２に引き続き、従来技術におけるFLOTOX型EEPROMの製造方法を示す工程断面図。 図３に引き続き、従来技術におけるFLOTOX型EEPROMの製造方法を示す工程断面図。 本発明の実施の形態におけるFLOTOX型EEPROMの製造方法を示す工程断面図。 図５に引き続き、本発明の実施の形態におけるFLOTOX型EEPROMの製造方法を示す工程断面図。 図６に引き続き、本発明の実施の形態におけるFLOTOX型EEPROMの製造方法を示す工程断面図。 図７に引き続き、本発明の実施の形態におけるFLOTOX型EEPROMの製造方法を示す工程断面図。

符号の説明

１、２１ シリコン基板
２、２２ フィールド酸化膜
３、２３ チャンネルストップ領域
４、２４ トンネルインプラ領域
５、１０、２５ ゲート酸化膜
６、２８ レジスト
７、２９ トンネルウィンドウ開口部
８、３０ トンネルウィンドウ領域
９、３１ トンネル酸化膜
２６，２７、３２ 酸化膜

Claims (4)

1. シリコン基板上のアクティブ領域のメモリセルの一部分に拡散領域を形成し、酸化処理により前記拡散領域上の酸化膜厚が前記拡散領域以外のアクティブ領域上の酸化膜厚より厚くなるように形成し、レジストを塗布し前記拡散領域上の一部分及び前記メモリセル以外の周辺トランジスタ形成領域のアクティブ領域を開口し、ドライエッチング法により前記周辺トランジスタ領域の酸化膜が除去されるまでエッチングし、前記メモリセルの開口部に残存する酸化膜をウエットエッチング法により除去し、前記レジストを除去することを特徴とする局所的に薄い酸化膜を有するEEPROMの製造方法。
2. 前記局所的に薄い酸化膜を有するEEPROMはFLOTOX型であることを特徴とする請求項１記載のEEPROMの製造方法。
3. 前記拡散領域上の酸化及び前記拡散領域以外のアクティブ領域上の酸化は同時に行なわれることを特徴とする請求項１記載のEEPROMの製造方法。
4. 前記拡散領域上の酸化は増速酸化であることを特徴とする請求項３記載のEEPROMの製造方法。

Images