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JP4670243B2 - Manufacturing method of EEPROM - Google Patents
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Description

この発明は、EEPROM(電気的に消去・プログラム可能なリード・オンリィ・メモリ)等の半導体装置の製法に関するものである。   The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device such as an EEPROM (electrically erasable / programmable read-only memory).

従来、EEPROMとしては、下方ゲート電極層を覆う絶縁膜に該下方ゲート電極層の肩部を露呈する接続孔を設けると共に該接続孔を介して下方ゲート電極層につながるように上方ゲート電極層を設け、下方及び上方ゲート電極層により構成されるフローティングゲート電極との間でトンネル現象より電子を授受することで情報の書込み及び消去を行なう型式のものが知られている(例えば、特許文献1参照)。図22は、この種のEEPROMの一例を示すもので、図23には図22のX−X’線断面を示し、図24には図22のY−Y’線断面を示す。図22〜24において、ゲート電極層3A及び9Bが前述の下方及び上方ゲート電極層にそれぞれ対応する。   Conventionally, in an EEPROM, a connection hole that exposes the shoulder of the lower gate electrode layer is provided in an insulating film that covers the lower gate electrode layer, and an upper gate electrode layer is connected to the lower gate electrode layer through the connection hole. There is known a type in which information is written and erased by transferring electrons by a tunnel phenomenon between floating gate electrodes formed by lower and upper gate electrode layers (see, for example, Patent Document 1). ). FIG. 22 shows an example of this type of EEPROM. FIG. 23 shows a cross section taken along line X-X 'of FIG. 22, and FIG. 24 shows a cross section taken along line Y-Y' of FIG. 22 to 24, the gate electrode layers 3A and 9B correspond to the aforementioned lower and upper gate electrode layers, respectively.

シリコン基板1の表面には、シリコンオキサイドからなるゲート絶縁膜2a,2bをそれぞれ介してドープトポリシリコンからなる電極層3A,3Bが形成されている。基板1の表面において、ゲート電極層3A,3Bの配置部以外の部分は、シリコンオキサイドからなる絶縁膜6で覆われている。絶縁膜6は、2a等のゲート絶縁膜より若干厚い。   On the surface of the silicon substrate 1, electrode layers 3A and 3B made of doped polysilicon are formed through gate insulating films 2a and 2b made of silicon oxide, respectively. On the surface of the substrate 1, portions other than the arrangement portions of the gate electrode layers 3A and 3B are covered with an insulating film 6 made of silicon oxide. The insulating film 6 is slightly thicker than the gate insulating film such as 2a.

ゲート電極層3Aの上面には、シリコンオキサイドからなる絶縁膜4Aが形成されており、ゲート電極層3Aの側部は、シリコンオキサイドからなる絶縁膜6a,6b,6e,6fで覆われている。ゲート電極層3Bの上面には、シリコンオキサイドからなる絶縁膜4Bが形成されており、ゲート電極層3Bの側部は、シリコンオキサイドからなる絶縁膜6c,6dで覆われている。図23において、絶縁膜4A,4Bの左側の肩部が、いずれも薄くなっているのは、トンネル電流の流通を容易にするためである。   An insulating film 4A made of silicon oxide is formed on the upper surface of the gate electrode layer 3A, and side portions of the gate electrode layer 3A are covered with insulating films 6a, 6b, 6e, and 6f made of silicon oxide. An insulating film 4B made of silicon oxide is formed on the upper surface of the gate electrode layer 3B, and side portions of the gate electrode layer 3B are covered with insulating films 6c and 6d made of silicon oxide. In FIG. 23, the left shoulders of the insulating films 4A and 4B are both thin in order to facilitate the flow of the tunnel current.

ドープトポリシリコンからなるゲート電極層9Aは、一部がゲート電極層3Aに重なるように絶縁膜4A,6,6a,6e,6fの上に形成されている。ドープトポリシリコンからなる電極層9Bは、一部がゲート電極層3Aに重なるように絶縁膜4A,6,6b,6e,6fの上に形成されると共に他の一部がゲート電極層3Bに重なるように絶縁膜4B,6,6cの上に形成されている。ゲート電極層9Bは、ゲート電極層3Aの肩部に対応して絶縁膜4A,6bに設けられた接続孔を介してゲート電極層3Aに接続されており、ゲート電極層3Aと共にフローティングゲート電極を構成する。ゲート電極層3Bは、アイソレーションラインとして用いられ、ゲート電極層9Aは、ワードラインとして用いられる。   The gate electrode layer 9A made of doped polysilicon is formed on the insulating films 4A, 6, 6a, 6e, and 6f so as to partially overlap the gate electrode layer 3A. The electrode layer 9B made of doped polysilicon is formed on the insulating films 4A, 6, 6b, 6e, and 6f so that a part thereof overlaps the gate electrode layer 3A, and the other part is formed on the gate electrode layer 3B. It is formed on the insulating films 4B, 6 and 6c so as to overlap. The gate electrode layer 9B is connected to the gate electrode layer 3A through connection holes provided in the insulating films 4A and 6b corresponding to the shoulders of the gate electrode layer 3A. The floating gate electrode is connected to the gate electrode layer 3A together with the gate electrode layer 3A. Constitute. The gate electrode layer 3B is used as an isolation line, and the gate electrode layer 9A is used as a word line.

上記のようなEEPROMのMOS型トランジスタ部の製法としては、図25〜33に示すものが提案されている。図25〜33では、簡単のため、ゲート電極層3Bの図示を省略した。   As a manufacturing method of the MOS type transistor portion of the EEPROM as described above, the one shown in FIGS. 25 to 33 has been proposed. 25 to 33, the gate electrode layer 3B is not shown for simplicity.

図25の工程では、シリコン基板1の表面に熱酸化法によりシリコンオキサイドからなる絶縁膜2を形成した後、CVD(ケミカル・ベーパー・デポジション)法により絶縁膜2の上にポリシリコン層3を形成する。ポリシリコン層3の堆積中又は堆積後にポリシリコン層3に導電型決定不純物をドープすることによりポリシリコン層3をゲート電極層として使用可能な程度に低抵抗化する。   In the process shown in FIG. 25, after an insulating film 2 made of silicon oxide is formed on the surface of the silicon substrate 1 by a thermal oxidation method, a polysilicon layer 3 is formed on the insulating film 2 by a CVD (chemical vapor deposition) method. Form. During or after the deposition of the polysilicon layer 3, the polysilicon layer 3 is doped with a conductivity-determining impurity, so that the resistance of the polysilicon layer 3 is reduced to such an extent that it can be used as a gate electrode layer.

次に、熱酸化法によりドープトポリシリコン層3の表面にシリコンオキサイドからなる絶縁膜4を形成する。そして、絶縁膜4の上には、所望のゲート電極パターンに従ってレジスト層5を形成する。   Next, an insulating film 4 made of silicon oxide is formed on the surface of the doped polysilicon layer 3 by a thermal oxidation method. Then, a resist layer 5 is formed on the insulating film 4 in accordance with a desired gate electrode pattern.

図26の工程では、レジスト層5をマスクとし且つエッチャントとしてHF(フッ酸)を用いる等方性のウェットエッチング処理により絶縁膜4を選択的に除去して絶縁膜4の一部4Aを層間絶縁膜として残存させる。このとき、絶縁膜4Aの肩部において角がサイドエッチングにより緩和される。   In the process of FIG. 26, the insulating film 4 is selectively removed by isotropic wet etching using the resist layer 5 as a mask and HF (hydrofluoric acid) as an etchant, and a part 4A of the insulating film 4 is interlayer-insulated. It remains as a film. At this time, the corners of the insulating film 4A are relaxed by side etching.

図27の工程では、レジスト層5及び絶縁膜4Aをマスクとする異方性のドライエッチング処理によりポリシリコン層3を選択的に除去してポリシリコン層3の一部3Aをゲート電極層として残存させる。   In the step of FIG. 27, the polysilicon layer 3 is selectively removed by anisotropic dry etching using the resist layer 5 and the insulating film 4A as a mask, and a part 3A of the polysilicon layer 3 remains as a gate electrode layer. Let

図28の工程では、アッシング処理等によりレジスト層5を除去した後、熱酸化法によりいずれもシリコンオキサイドからなる絶縁膜6,6a,6bを形成する。絶縁膜6は、基板表面においてゲート電極層3Aの配置部以外の部分に形成されるもので、電極層3Aの直下のゲート絶縁膜2aに連続してそれより厚く形成される。絶縁膜6a,6bは、ゲート電極層3Aの側部に形成されるものである。このとき、ゲート電極層3Aの側部には、図24に示すようにシリコンオキサイドからなる絶縁膜6e,6fも形成される。   In the step of FIG. 28, after removing the resist layer 5 by ashing or the like, insulating films 6, 6a, 6b made of silicon oxide are formed by thermal oxidation. The insulating film 6 is formed on a portion of the substrate surface other than the portion where the gate electrode layer 3A is disposed, and is formed continuously and thicker than the gate insulating film 2a immediately below the electrode layer 3A. The insulating films 6a and 6b are formed on the side portions of the gate electrode layer 3A. At this time, insulating films 6e and 6f made of silicon oxide are also formed on the side portions of the gate electrode layer 3A as shown in FIG.

図29の工程では、基板上面に回転塗布法等によりレジスト層7を形成する。そして、ハーフエッチング処理又はハーフアッシング処理によりレジスト層7を絶縁膜4Aの肩部が露呈するまで薄くすることによりゲート電極層3Aの周囲に薄くなったレジスト層7を残存させる。ハーフエッチング処理は、多数枚の被処理ウエハ(基板1に相当)をレジスト現像液に手作業で浸漬するバッチ処理で行なわれる。また、ハーフアッシング処理は、バッチ式アッシング装置のアッシング室内に多数枚の被処理ウエハを配置した状態でO(酸素)プラズマをレジスト層に照射することにより行なわれる。 In the step of FIG. 29, the resist layer 7 is formed on the upper surface of the substrate by a spin coating method or the like. Then, the resist layer 7 is thinned by half etching treatment or half ashing treatment until the shoulder portion of the insulating film 4A is exposed, so that the thin resist layer 7 is left around the gate electrode layer 3A. The half etching process is performed by a batch process in which a large number of wafers to be processed (corresponding to the substrate 1) are manually immersed in a resist developer. The half ashing process is performed by irradiating the resist layer with O 2 (oxygen) plasma in a state where a large number of wafers to be processed are arranged in the ashing chamber of the batch ashing apparatus.

図30の工程では、絶縁膜4Aの肩部とその近傍のレジスト層7の一部とを露呈する孔8aを有するレジスト層8をホトリソグラフィ処理により基板上面に形成する。   In the process of FIG. 30, a resist layer 8 having a hole 8a exposing the shoulder portion of the insulating film 4A and a part of the resist layer 7 in the vicinity thereof is formed on the upper surface of the substrate by photolithography.

図31の工程では、レジスト層8,7をマスクとし且つエッチャントとしてHFを用いる等方性のウェットエッチング処理により絶縁膜4A,6bを選択的に除去してゲート電極層3Aの肩部を露呈する接続孔4aを形成する。   In the process of FIG. 31, the insulating films 4A and 6b are selectively removed by an isotropic wet etching process using the resist layers 8 and 7 as a mask and HF as an etchant to expose the shoulder of the gate electrode layer 3A. A connection hole 4a is formed.

図32の工程では、アッシング処理等によりレジスト層8,7を除去する。そして、図33の工程では、基板上面に低抵抗のポリシリコン(ドープトポリシリコン)層9を形成した後、ポリシリコン層9の上に図22,23のゲート電極層9A,9Bに対応するパターンでレジスト層Ra,Rbをホトリソグラフィ処理により形成する。レジスト層Ra,Rbをマスクとする異方性ドライエッチング処理によりポリシリコン層9をパターニングしてゲート電極層9A,9Bを形成する。ゲート電極層9Bは、接続孔4aを介してゲート電極層3Aに接続された形で形成される。
特許第2512181号公報
32, the resist layers 8 and 7 are removed by ashing or the like. 33, after forming a low-resistance polysilicon (doped polysilicon) layer 9 on the upper surface of the substrate, it corresponds to the gate electrode layers 9A and 9B in FIGS. Resist layers Ra and Rb are formed in a pattern by photolithography. The polysilicon layer 9 is patterned by anisotropic dry etching using the resist layers Ra and Rb as masks to form gate electrode layers 9A and 9B. The gate electrode layer 9B is formed in a form connected to the gate electrode layer 3A through the connection hole 4a.
Japanese Patent No. 2512181

上記した従来技術によると、図32の工程でレジスト層8,7をすべて除去した後、図33の工程でポリシリコン層9を基板上面に堆積している。このとき、ポリシリコン層9は、ゲート電極層3Aの側部で急峻な段差に起因して厚く形成される。このため、ポリシリコン層9をパターニングする際には、図22,24に示す(図22ではハッチングを付して示す)ようにゲート電極層3Aの側部においてゲート電極層9A,9Bの間にポリシリコン層9の一部がエッチングされずにエッチング残り(ストリンガーとも呼ばれる)S,Sとして残存する。このようなエッチング残りS,Sは、ゲート電極層9A又は9Bの寄生容量を増大させたり、ゲート電極層9A,9Bを短絡させたりするもので、製造歩留まりの低下を招く。 According to the prior art described above, after removing all the resist layers 8 and 7 in the step of FIG. 32, the polysilicon layer 9 is deposited on the upper surface of the substrate in the step of FIG. At this time, the polysilicon layer 9 is formed thick due to a steep step at the side of the gate electrode layer 3A. Therefore, when the polysilicon layer 9 is patterned, as shown in FIGS. 22 and 24 (shown with hatching in FIG. 22), the gate electrode layer 3A has a side portion between the gate electrode layers 9A and 9B as shown in FIG. A part of the polysilicon layer 9 is not etched and remains as etching residues (also called stringers) S 1 and S 2 . Such etching residues S 1 and S 2 increase the parasitic capacitance of the gate electrode layer 9A or 9B or cause the gate electrode layers 9A and 9B to be short-circuited, resulting in a decrease in manufacturing yield.

この発明の目的は、下方ゲート電極層に重なる上方ゲート電極層を形成する際にエッチング残りをなくすことができる新規な半導体装置の製法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a novel method for manufacturing a semiconductor device capable of eliminating an etching residue when an upper gate electrode layer overlapping with a lower gate electrode layer is formed.

この発明に係る第1の半導体装置の製法は、
一方の主面を覆う第1の絶縁膜の上に第1のゲート電極層が形成されると共に該第1のゲート電極層の上面および側壁が第2の絶縁膜で覆われた半導体基板を用意する工程と、
前記第1及び第2の絶縁膜を覆って前記第1のゲート電極層と前記第2の絶縁膜との積層の厚さより厚く絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層の一部が前記第1のゲート電極層の側方で前記第2の絶縁膜に接して残存するように前記絶縁層をエッチバックすることにより前記絶縁層の残存部からなるサイドスペーサを形成する工程と、
前記第1及び第2の絶縁膜と前記サイドスペーサとを覆って電極材層を形成する工程と、
前記電極材層の一部が前記第1のゲート電極層及び前記サイドスペーサに重なった状態で残存するように前記電極材層を選択エッチング処理によりパターニングすることにより前記電極材層の残存部からなる第2のゲート電極層を形成する工程と
を含むものである。
The manufacturing method of the first semiconductor device according to the present invention is as follows:
A semiconductor substrate is prepared in which a first gate electrode layer is formed on a first insulating film covering one main surface, and an upper surface and sidewalls of the first gate electrode layer are covered with a second insulating film. And a process of
Forming an insulating layer that covers the first and second insulating films and is thicker than the thickness of the first gate electrode layer and the second insulating film;
Side spacers comprising the remaining portion of the insulating layer are etched back so that a portion of the insulating layer remains in contact with the second insulating film on the side of the first gate electrode layer. Forming a step;
Forming an electrode material layer covering the first and second insulating films and the side spacers;
The electrode material layer is formed by a selective etching process so that a part of the electrode material layer remains in a state of being overlapped with the first gate electrode layer and the side spacer, thereby forming a remaining portion of the electrode material layer. Forming a second gate electrode layer.

第1の半導体装置の製法によれば、第1のゲート電極層の側部にサイドスペーサを形成するので、第1のゲート電極層の側部では、段差が緩和される。このような状態において第1及び第2の絶縁膜とサイドスペーサとを覆って電極材層を形成すると、電極材層が第1のゲート電極層の側部で厚くなるのを抑制することができる。この後、電極材層の一部が第1のゲート電極層及びサイドスペーサに重なった状態で残存するように電極材層を選択エッチング処理によりパターニングすると、第1のゲート電極層の側部でエッチング残りをなくすことができる。従って、電極材層の残存部からなる第2のゲート電極層においては、寄生容量の増大を回避することができる。   According to the manufacturing method of the first semiconductor device, since the side spacer is formed on the side portion of the first gate electrode layer, the step is reduced on the side portion of the first gate electrode layer. In such a state, when the electrode material layer is formed so as to cover the first and second insulating films and the side spacers, it is possible to suppress the electrode material layer from becoming thick at the side portion of the first gate electrode layer. . Thereafter, when the electrode material layer is patterned by selective etching processing so that a part of the electrode material layer remains in a state of being overlapped with the first gate electrode layer and the side spacer, etching is performed on the side portion of the first gate electrode layer. The rest can be eliminated. Therefore, an increase in parasitic capacitance can be avoided in the second gate electrode layer composed of the remaining portion of the electrode material layer.

この発明に係る第2の半導体装置の製法は、
一方の主面を覆う第1の絶縁膜の上に第1のゲート電極層が形成されると共に該第1のゲート電極層の上面および側壁が第2の絶縁膜で覆われた半導体基板を用意する工程と、
前記第1及び第2の絶縁膜を覆って前記第1のゲート電極層と前記第2の絶縁膜との積層の厚さより厚く絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層の一部が前記第1のゲート電極層の側方で前記第2の絶縁膜に接して残存するように前記絶縁層をエッチバックすることにより前記絶縁層の残存部からなるサイドスペーサを形成する工程と、
前記第2の絶縁膜及び前記サイドスペーサを選択的にエッチングして前記第1のゲート電極層の肩部を露呈する接続孔を形成する工程と、
前記第1及び第2の絶縁膜と前記サイドスペーサとを覆って電極材層を形成する工程と、
前記電極材層の一部が前記第1のゲート電極層及び前記サイドスペーサに重なり且つ前記接続孔を介して前記第1のゲート電極層につながった状態で残存するように前記電極材層を選択エッチング処理によりパターニングすることにより前記電極材層の残存する一部からなる第2のゲート電極層を形成する工程と
を含むものである。
The manufacturing method of the second semiconductor device according to the present invention is as follows:
A semiconductor substrate is prepared in which a first gate electrode layer is formed on a first insulating film covering one main surface, and an upper surface and sidewalls of the first gate electrode layer are covered with a second insulating film. And a process of
Forming an insulating layer that covers the first and second insulating films and is thicker than the thickness of the first gate electrode layer and the second insulating film;
Side spacers comprising the remaining portion of the insulating layer are etched back so that a portion of the insulating layer remains in contact with the second insulating film on the side of the first gate electrode layer. Forming a step;
Selectively etching the second insulating film and the side spacer to form a connection hole exposing a shoulder of the first gate electrode layer;
Forming an electrode material layer covering the first and second insulating films and the side spacers;
The electrode material layer is selected such that a part of the electrode material layer remains in a state where it overlaps with the first gate electrode layer and the side spacer and is connected to the first gate electrode layer through the connection hole. Forming a second gate electrode layer comprising a part of the electrode material layer remaining by patterning by an etching process.

第2の半導体装置の製法によれば、第1の半導体装置の製法に関した前述したと同様に電極材層を選択エッチング処理によりパターニングする際に第1のゲート電極層の側部でエッチング残りをなくすことができる。また、第1及び第2のゲート電極層は、接続孔を介して相互接続され、フローティングゲート電極として用いられる。従って、このようなフローティングゲート電極においては、寄生容量の増大を回避することができる。   According to the manufacturing method of the second semiconductor device, when the electrode material layer is patterned by the selective etching process in the same manner as described above with respect to the manufacturing method of the first semiconductor device, the etching residue is left on the side of the first gate electrode layer. Can be eliminated. The first and second gate electrode layers are interconnected via a connection hole and used as a floating gate electrode. Therefore, in such a floating gate electrode, an increase in parasitic capacitance can be avoided.

上記した第1又は第2の半導体装置の製法においては、前記サイドスペーサを形成する工程の代りに、次のように絶縁薄層を形成する工程を実行してもよい。すなわち、前記絶縁層を形成した後、前記絶縁層が前記第1の絶縁膜を覆い且つ前記第1のゲート電極層の側方で前記第2の絶縁膜に接して残存するように前記絶縁層をエッチバックして薄くすることにより前記絶縁層の残存部からなる絶縁薄層を形成する。この場合、絶縁薄層を覆うように前記電極材層を形成した後、絶縁薄層に重なるように前記第2のゲート電極層を形成する。このようにすると、第1又は第2の半導体装置の製法に関して前述したと同様の作用効果が得られる他、絶縁薄層により平坦性が改善されることで第2のゲート電極層のパターニング精度が向上する利点がある。   In the manufacturing method of the first or second semiconductor device described above, instead of the step of forming the side spacer, a step of forming an insulating thin layer may be executed as follows. That is, after forming the insulating layer, the insulating layer covers the first insulating film and remains in contact with the second insulating film on the side of the first gate electrode layer. Etching back is made thin to form an insulating thin layer composed of the remaining portion of the insulating layer. In this case, after the electrode material layer is formed so as to cover the insulating thin layer, the second gate electrode layer is formed so as to overlap the insulating thin layer. In this way, the same effect as described above with respect to the manufacturing method of the first or second semiconductor device can be obtained, and the flatness is improved by the insulating thin layer, so that the patterning accuracy of the second gate electrode layer is improved. There is an advantage to improve.

この発明に係る第3の半導体装置の製法は、
一方の主面を覆う第1の絶縁膜の上に第1のゲート電極層が形成されると共に該第1のゲート電極層の上面および側壁が第2の絶縁膜で覆われた半導体基板を用意する工程と、
前記第1及び第2の絶縁膜を覆って前記第1のゲート電極層と前記第2の絶縁膜との積層の厚さより厚く絶縁層を形成する工程と、
前記第1のゲート電極層の上方で前記第2の絶縁膜が露呈するまで前記絶縁層をエッチバックして薄くすることにより前記第1のゲート電極層の周囲に前記絶縁層を薄くなった状態で残存させる工程と、
前記第2の絶縁膜及び薄くなった前記絶縁層を選択的にエッチングして前記第1のゲート電極層の肩部を露呈する接続孔を形成する工程と、
薄くなった前記絶縁層の一部が前記第1のゲート電極層の側方で前記第2の絶縁膜に接して残存するように前記絶縁層をエッチバックすることにより前記絶縁層の残存部からなるサイドスペーサを形成する工程と、
前記第1及び第2の絶縁膜と前記サイドスペーサとを覆って電極材層を形成する工程と、
前記電極材層の一部が前記第1のゲート電極層及び前記サイドスペーサに重なり且つ前記接続孔を介して前記第1のゲート電極層につながった状態で残存するように前記電極材層を選択エッチング処理によりパターニングすることにより前記電極材層の残存する一部からなる第2のゲート電極層を形成する工程と
を含むものである。
A method for manufacturing a third semiconductor device according to the present invention includes:
A semiconductor substrate is prepared in which a first gate electrode layer is formed on a first insulating film covering one main surface, and an upper surface and sidewalls of the first gate electrode layer are covered with a second insulating film. And a process of
Forming an insulating layer that covers the first and second insulating films and is thicker than the thickness of the first gate electrode layer and the second insulating film;
The insulating layer is thinned around the first gate electrode layer by etching back the insulating layer until the second insulating film is exposed above the first gate electrode layer. The process of remaining in
Selectively etching the second insulating film and the thinned insulating layer to form a connection hole exposing a shoulder of the first gate electrode layer;
Etching back the insulating layer so that a part of the thinned insulating layer remains in contact with the second insulating film on the side of the first gate electrode layer, thereby removing the remaining portion of the insulating layer. Forming a side spacer,
Forming an electrode material layer covering the first and second insulating films and the side spacers;
The electrode material layer is selected such that a part of the electrode material layer remains in a state where it overlaps with the first gate electrode layer and the side spacer and is connected to the first gate electrode layer through the connection hole. Forming a second gate electrode layer comprising a part of the electrode material layer remaining by patterning by an etching process.

第3の半導体装置の製法によれば、第2の半導体装置の製法に関して前述したと同様に電極材層を選択エッチング処理によりパターニングする際に第1のゲート電極層の側部でエッチング残りをなくすことができ、第1及び第2のゲート電極層により構成されるフローティングゲート電極において寄生容量の増大を回避することができる。その上、第1のゲート電極層の周囲に薄くなった絶縁層を残存させて平坦性良好な状態でホトリソグラフィ処理により接続孔形成用のレジストマスクを形成し、このレジストマスクを用いる選択エッチング処理により接続孔を形成するので、接続孔の形成精度が向上する。   According to the third method for manufacturing a semiconductor device, the etching residue is eliminated at the side of the first gate electrode layer when the electrode material layer is patterned by selective etching as in the case of the method for manufacturing the second semiconductor device. In addition, an increase in parasitic capacitance can be avoided in the floating gate electrode constituted by the first and second gate electrode layers. In addition, a thin insulating layer is left around the first gate electrode layer, and a resist mask for forming a connection hole is formed by photolithography in a state with good flatness, and a selective etching process using this resist mask is performed. Since the connection hole is formed by the above, the formation accuracy of the connection hole is improved.

上記した第3の半導体装置の製法においては、前記サイドスペーサを形成する工程の代りに、次のように絶縁薄層を形成する工程を実行してもよい。すなわち、前記接続孔を形成した後、薄くなった前記絶縁層が前記第1の絶縁膜を覆い且つ前記第1のゲート電極層の側方で前記第2の絶縁膜に接して残存するように前記絶縁層をエッチバックして更に薄くすることにより前記絶縁層の残存部からなる絶縁薄層を形成する。この場合、絶縁薄層を覆うように前記電極材層を形成した後、絶縁薄層に重なるように前記第2のゲート電極層を形成する。このようにすると、第3の半導体装置の製法に関して前述したと同様の作用効果が得られる他、絶縁薄層により平坦性が改善されることで第2のゲート電極層のパターニング精度が向上する利点がある。   In the manufacturing method of the third semiconductor device described above, instead of the step of forming the side spacer, a step of forming an insulating thin layer may be performed as follows. That is, after the connection hole is formed, the thinned insulating layer covers the first insulating film and remains in contact with the second insulating film on the side of the first gate electrode layer. The insulating layer is etched back to make it thinner, thereby forming an insulating thin layer composed of the remaining portion of the insulating layer. In this case, after the electrode material layer is formed so as to cover the insulating thin layer, the second gate electrode layer is formed so as to overlap the insulating thin layer. In this way, the same effects as described above with respect to the method for manufacturing the third semiconductor device can be obtained, and the flatness is improved by the insulating thin layer, thereby improving the patterning accuracy of the second gate electrode layer. There is.

上記した第1〜第3の半導体装置の製法において、前記第2のゲート電極層を形成する工程では、前記電極材層の他の一部が前記第1のゲート電極層及び前記サイドスペーサに重なり且つ前記第2のゲート電極層に接近配置された状態で残存するように前記電極材層を前記選択エッチング処理によりパターニングすることにより前記電極材層の残存する他の一部からなる第3のゲート電極層を形成してもよい。また、第1〜第3の半導体装置の製法において前記サイドスペーサの代りに前記絶縁薄層を形成した場合にも、前記第2のゲート電極層を形成する工程では、前記電極材層の他の一部が前記第1のゲート電極層及び前記絶縁薄層に重なり且つ前記第2のゲート電極層に接近配置された状態で残存するように前記電極材層を前記選択エッチング処理によりパターニングすることにより前記電極材層の残存する他の一部からなる第3のゲート電極層を形成してもよい。このようにすると、第1のゲート電極層の側部において、接近配置された第2及び第3のゲート電極層間にエッチング残りがなくなるので、第2及び第3のゲート電極層の短絡を防ぐことができる。   In the first to third semiconductor device manufacturing methods, in the step of forming the second gate electrode layer, another part of the electrode material layer overlaps with the first gate electrode layer and the side spacer. And a third gate formed of the remaining part of the electrode material layer by patterning the electrode material layer by the selective etching process so as to remain in a state of being disposed close to the second gate electrode layer. An electrode layer may be formed. In the first to third semiconductor device manufacturing methods, when the insulating thin layer is formed instead of the side spacer, in the step of forming the second gate electrode layer, the other electrode material layer By patterning the electrode material layer by the selective etching process so that a portion thereof overlaps the first gate electrode layer and the insulating thin layer and remains in a state of being close to the second gate electrode layer. A third gate electrode layer made of the remaining part of the electrode material layer may be formed. In this case, there is no etching residue between the second and third gate electrode layers arranged close to each other at the side portion of the first gate electrode layer, thereby preventing a short circuit between the second and third gate electrode layers. Can do.

この発明によれば、下方ゲート電極層に重なる上方ゲート電極層を形成する際にエッチング残りをなくすようにしたので、上方ゲート電極層において寄生容量の増大や短絡不良の発生を回避することができ、EEPROM等の半導体装置の製造歩留りが向上する効果が得られる。   According to the present invention, the etching residue is eliminated when the upper gate electrode layer overlapping the lower gate electrode layer is formed, so that it is possible to avoid an increase in parasitic capacitance and occurrence of a short circuit failure in the upper gate electrode layer. Thus, the manufacturing yield of semiconductor devices such as EEPROM can be improved.

図1〜11は、この発明の一実施形態に係るEEPROMの製法を示すもので、各々の図に対応する工程(1)〜(11)を順次に説明する。   1 to 11 show an EEPROM manufacturing method according to an embodiment of the present invention, and steps (1) to (11) corresponding to the respective drawings will be sequentially described.

(1)例えばシリコンからなる半導体基板10の表面には、熱酸化法等によりシリコンオキサイドからなるゲート絶縁用の絶縁膜12を形成する。絶縁膜12の厚さは、一例として200〜300[Å]とすることができる。そして、CVD法により絶縁膜2の上にポリシリコン層14を形成する。ポリシリコン層14の堆積中又は堆積後にポリシリコン層14にリン等の導電型決定不純物をドープすることによりポリシリコン層14をゲート電極層として使用可能な程度に低抵抗化する。   (1) For example, an insulating film 12 for gate insulation made of silicon oxide is formed on the surface of the semiconductor substrate 10 made of silicon by a thermal oxidation method or the like. The thickness of the insulating film 12 can be 200-300 [200] as an example. Then, a polysilicon layer 14 is formed on the insulating film 2 by the CVD method. During or after the deposition of the polysilicon layer 14, the polysilicon layer 14 is doped with a conductivity-determining impurity such as phosphorus, so that the resistance of the polysilicon layer 14 is reduced to such an extent that it can be used as a gate electrode layer.

ゲート絶縁膜12としては、シリコンオキサイド(SiO)からなる単層膜に限らず、積層膜を用いてもよい。例えば、シリコンナイトライド(SiN)又はタンタルオキサイド等の高誘電率材料を用いると、SiN/SiO(SiOが下)、SiO/SiN/SiO等の積層膜を構成することができる。高誘電率材料を用いることで素子の微細化や高速化に有利となる。 The gate insulating film 12 is not limited to a single layer film made of silicon oxide (SiO 2 ) but may be a laminated film. For example, when a high dielectric constant material such as silicon nitride (SiN) or tantalum oxide is used, a laminated film of SiN / SiO 2 (SiO 2 is below), SiO 2 / SiN / SiO 2 or the like can be formed. Use of a high dielectric constant material is advantageous for miniaturization and speeding up of the element.

次に、熱酸化法によりドープトポリシリコン層14の表面にシリコンオキサイドからなる層間絶縁用の絶縁膜16を形成する。そして、絶縁膜16の上には、ホトリソグラフィ処理により所望のゲート電極パターンに従ってレジスト層18A,18Bを形成する。   Next, an insulating film 16 for interlayer insulation made of silicon oxide is formed on the surface of the doped polysilicon layer 14 by thermal oxidation. Then, resist layers 18A and 18B are formed on the insulating film 16 according to a desired gate electrode pattern by photolithography.

(2)レジスト層18A,18Bをマスクとし且つエッチャントとしてHFを用いる等方性のウェットエッチング処理により絶縁膜16を選択的に除去して絶縁膜16の部分16a,16bを層間絶縁膜として残存させる。このとき、絶縁膜16の部分16a,16bの肩部は、サイドエッチングにより角が緩和される。   (2) The insulating film 16 is selectively removed by an isotropic wet etching process using the resist layers 18A and 18B as a mask and HF as an etchant, and the portions 16a and 16b of the insulating film 16 are left as interlayer insulating films. . At this time, the corners of the shoulder portions of the portions 16a and 16b of the insulating film 16 are relaxed by side etching.

(3)レジスト層18A,18B及び絶縁膜16a,16bをマスクとする異方性のドライエッチング処理によりポリシリコン層14を選択的に除去してポリシリコン層14の部分14a,14bをゲート電極層として残存させる。   (3) The polysilicon layer 14 is selectively removed by anisotropic dry etching using the resist layers 18A and 18B and the insulating films 16a and 16b as masks, so that the portions 14a and 14b of the polysilicon layer 14 are gate electrode layers. Remain as

(4)レジスト層18A,18Bをアッシング処理等により除去した後、熱酸化法によりいずれもシリコンオキサイドからなる絶縁膜20,20a〜20dを形成する。絶縁膜20は、基板表面においてゲート電極層14a,14bの配置部以外の部分に形成されるもので、電極層14a,14bの直下のゲート絶縁膜12a,12bに連続してそれより厚く形成される。絶縁膜20の厚さは、一例として300〜600[Å]とすることができる。   (4) After removing the resist layers 18A and 18B by ashing or the like, insulating films 20, 20a to 20d made of silicon oxide are formed by thermal oxidation. The insulating film 20 is formed on a portion of the substrate surface other than the portion where the gate electrode layers 14a and 14b are arranged, and is formed continuously and thicker than the gate insulating films 12a and 12b immediately below the electrode layers 14a and 14b. The The thickness of the insulating film 20 can be set to 300 to 600 [Å] as an example.

絶縁膜20,20a〜20dとしては、熱酸化法で形成されたシリコンオキサイド膜に他の絶縁膜を重ねた積層膜を用いてもよい。例えば、SiN/SiO(SiOが下)、SiO/SiN/SiO等の積層膜を用いてもよい。この場合、SiN膜は、通常の低圧CVD(例えばシランガスと窒素ガス又はアンモニアガスとのCVD反応を利用した成膜法)により形成することができる。SiN膜の上にSiO膜を形成するには、SiN膜のシンターを兼ねて酸化性ガス雰囲気中800〜1100℃程度のアニール処理(主に高速熱アニール[RTA]処理)を行なう方法、あるいはCVD法により極薄いSiO膜を形成した後Nガス、不活性ガス又は酸化性ガスの雰囲気中800〜1100℃程度のシンター(主にRTA法によるアニーリング)を行なう方法を用いることができる。 As the insulating films 20 and 20a to 20d, a laminated film in which another insulating film is stacked on a silicon oxide film formed by a thermal oxidation method may be used. For example, a laminated film such as SiN / SiO 2 (SiO 2 is below) or SiO 2 / SiN / SiO 2 may be used. In this case, the SiN film can be formed by normal low-pressure CVD (for example, a film forming method using a CVD reaction between silane gas and nitrogen gas or ammonia gas). In order to form the SiO 2 film on the SiN film, an annealing process (mainly rapid thermal annealing [RTA] process) at about 800 to 1100 ° C. in an oxidizing gas atmosphere that also serves as a sinter of the SiN film, or It is possible to use a method of forming a very thin SiO 2 film by the CVD method and performing sintering (mainly annealing by the RTA method) at about 800 to 1100 ° C. in an atmosphere of N 2 gas, inert gas or oxidizing gas.

絶縁膜20a及び20bは、ゲート電極層14aの一方及び他方の側壁にそれぞれ形成されるもので、絶縁膜20a,20bは、いずれも絶縁膜16a,20に連続して形成される。絶縁膜20c,20dは、ゲート電極層14bの一方及び他方の側壁にそれぞれ形成されるもので、絶縁膜20c,20dは、いずれも絶縁膜16b,20に連続して形成される。絶縁膜20a〜20dの形成と同時に、ゲート電極層14aにおいて絶縁膜20a,20bの間で互いに対向する側壁には、図12に示すようにいずれもシリコンオキサイドからなる絶縁膜20e,20fがそれぞれ形成される。図12は、図4の紙面に直交する方向にゲート部(12a,14a,16aを含む部分)を切断した断面を示すもので、従来技術における図24の断面(図22のY−Y’線断面に対応)に対応している。   The insulating films 20a and 20b are formed on one and the other side walls of the gate electrode layer 14a, respectively, and the insulating films 20a and 20b are both formed continuously with the insulating films 16a and 20. The insulating films 20c and 20d are formed on one and the other side walls of the gate electrode layer 14b, respectively. The insulating films 20c and 20d are both formed continuously to the insulating films 16b and 20. Simultaneously with the formation of the insulating films 20a to 20d, insulating films 20e and 20f made of silicon oxide are formed on the side walls of the gate electrode layer 14a facing each other between the insulating films 20a and 20b, respectively, as shown in FIG. Is done. 12 shows a cross section of the gate portion (portion including 12a, 14a, 16a) in a direction orthogonal to the paper surface of FIG. 4, and is a cross section of FIG. 24 in the prior art (YY ′ line in FIG. 22). Corresponds to the cross section).

絶縁膜20a〜20fの厚さは、いずれも一例として500〜900[Å]とすることができる。絶縁膜16a,16bの厚さは、いずれも一例として900〜1500[Å]とし、ゲート電極層14a,14bの厚さは、いずれも一例として2000〜4000[Å]とすることができる。   The thickness of each of the insulating films 20a to 20f can be set to 500 to 900 [Å] as an example. The thicknesses of the insulating films 16a and 16b can be 900 to 1500 [Å] as an example, and the thicknesses of the gate electrode layers 14a and 14b can be 2000 to 4000 [Å] as an example.

(5)基板上面に絶縁膜16a,16b,20,20a〜20fを覆って絶縁層22をゲート電極層14aと絶縁膜16aとの積層の厚さより厚く平坦状に形成する。絶縁層22としては、SOG(スピン・オン・ガラス)等の流動性ガラス材を回転塗布法により被着した後その被着層に熱処理を施して形成したガラス状絶縁層を用いたり、水素シルセスキオキサン樹脂を回転塗布法により被着した後その被着層に熱処理を施して形成したセラミック状絶縁層を用いたりすることができる。   (5) Covering the insulating films 16a, 16b, 20, 20a to 20f on the upper surface of the substrate, the insulating layer 22 is formed in a flat shape thicker than the thickness of the gate electrode layer 14a and the insulating film 16a. As the insulating layer 22, a glassy insulating layer formed by applying a flowable glass material such as SOG (spin-on-glass) by spin coating and then subjecting the applied layer to heat treatment, A ceramic insulating layer formed by applying a sesquioxane resin by a spin coating method and then heat-treating the applied layer can be used.

絶縁層22の他の例としては、気相堆積法により形成したシリコンオキサイド(SiO)層、シリコンオキシナイトライド(SiON)層又はシリコンナイトライド(SiN)層等を用いてもよく、特にTEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)を原料とするSiO層、SiON層又はSiN層は、平坦性及び被覆性が良好であるので、好ましい。 As another example of the insulating layer 22, a silicon oxide (SiO 2 ) layer, a silicon oxynitride (SiON) layer, a silicon nitride (SiN) layer, or the like formed by a vapor deposition method may be used. A SiO 2 layer, a SiON layer, or a SiN layer made from (Tetra Ethyl Ortho Silicate) is preferable because it has good flatness and coverage.

また、絶縁層22としては、ドープトシリコンオキサイド膜を常圧CVD法、低圧CVD法等のCVD法により形成してもよい。ドープトシリコンオキサイド膜としては、BSG(ボロンケイ酸ガラス)膜、PSG(リンケイ酸ガラス)膜、BPSG(ボロン・リンケイ酸ガラス)膜、Ge添加BSG膜、Ge添加PSG膜、Ge添加BPSG膜等を用いることができる。この種のシリコンオキサイド膜を形成するには、シランガス系又はTEOS系の常圧CVD法を用いることができる。このような方法によると、カバレッジ(被覆性)が良好なシリコン酸化膜が得られるため、図6の工程では、サイドスペーサ形状がより滑らかとなり、ストリンガー抑制効果が大となる。   As the insulating layer 22, a doped silicon oxide film may be formed by a CVD method such as an atmospheric pressure CVD method or a low pressure CVD method. As doped silicon oxide films, BSG (boron silicate glass) film, PSG (phosphosilicate glass) film, BPSG (boron phosphosilicate glass) film, Ge-added BSG film, Ge-added PSG film, Ge-added BPSG film, etc. Can be used. In order to form this kind of silicon oxide film, a silane gas-based or TEOS-based atmospheric pressure CVD method can be used. According to such a method, a silicon oxide film with good coverage (coverability) can be obtained. Therefore, in the step of FIG. 6, the side spacer shape becomes smoother, and the stringer suppressing effect is increased.

(6)絶縁層22の部分22a〜22fが図6,12に示すようにゲート電極層14a,14bの側方で絶縁膜20a〜20fにそれぞれ接して残存するように絶縁層22をドライエッチング処理によりエッチバックすることにより絶縁層22の残存部からなるサイドスペーサ22a〜22fを形成する。ゲート電極層14aの周囲には、図6に示すサイドスペーサ22a,22bと、図12に示すサイドスペーサ22e,22fとが電極層14aを取囲むようにつながった状態で形成される。   (6) The insulating layer 22 is dry-etched so that the portions 22a to 22f of the insulating layer 22 remain in contact with the insulating films 20a to 20f on the sides of the gate electrode layers 14a and 14b as shown in FIGS. Etching back is used to form side spacers 22a to 22f made of the remaining portion of the insulating layer 22. The side spacers 22a and 22b shown in FIG. 6 and the side spacers 22e and 22f shown in FIG. 12 are formed around the gate electrode layer 14a so as to surround the electrode layer 14a.

(7)絶縁膜16aの肩部とその近傍の絶縁膜20b及びサイドスペーサ22bの一部とを露呈する孔24aを有するレジスト層24をホトリソグラフィ処理により基板上面に形成する。   (7) A resist layer 24 having a hole 24a exposing the shoulder portion of the insulating film 16a and a portion of the insulating film 20b and side spacer 22b in the vicinity thereof is formed on the upper surface of the substrate by photolithography.

(8)レジスト層24をマスクとするドライエッチング処理により絶縁膜16a,20b及びサイドスペーサ22bを選択的に除去してゲート電極層14aの肩部を露呈する接続孔26を形成する。   (8) The insulating films 16a and 20b and the side spacers 22b are selectively removed by a dry etching process using the resist layer 24 as a mask to form a connection hole 26 that exposes the shoulder of the gate electrode layer 14a.

(9)アッシング処理等によりレジスト層24を除去した後、基板上面に前述したと同様にして低抵抗のポリシリコン(ドープトポリシリコン)層28を形成する。ポリシリコン層28は、接続孔26を介してゲート電極層14aと接続されるが、この接続部以外の部分では、絶縁膜16a,16b,20,20a〜20f,サイドスペーサ22a〜22fにより基板10及びゲート電極層14a,14bから絶縁されている。   (9) After removing the resist layer 24 by ashing or the like, a low resistance polysilicon (doped polysilicon) layer 28 is formed on the upper surface of the substrate in the same manner as described above. The polysilicon layer 28 is connected to the gate electrode layer 14a through the connection hole 26. In the portions other than the connection portion, the substrate 10 is formed by the insulating films 16a, 16b, 20, 20a to 20f, and the side spacers 22a to 22f. Insulated from the gate electrode layers 14a and 14b.

ドープトポリシリコン層28の上には、Ti,W,Mo等の高融点金属のシリサイド層を重ねて形成して積層(ポリサイド層)としたり、Ti,W,Mo等の高融点金属層を重ねて形成して積層としたりしてもよい。いずれの積層構造も、低抵抗な電極層を形成可能となるので、素子特性の向上や微細化に有利である。   On the doped polysilicon layer 28, a refractory metal silicide layer such as Ti, W, Mo or the like is laminated to form a laminate (polycide layer), or a refractory metal layer such as Ti, W, Mo or the like is formed. It is also possible to form a stacked layer. Any of the laminated structures can form a low-resistance electrode layer, which is advantageous for improving element characteristics and miniaturization.

(10)ホトリソグラフィ処理によりポリシリコン層28の上にレジスト層30A,30Bを形成する。レジスト層30Aは、ワード線としてのゲート電極層に対応するパターンで形成し、レジスト層30Bは、1層目のゲート電極層14aと共にフローティングゲート電極を構成する2層目のゲート電極層に対応するパターンで形成する。   (10) Resist layers 30A and 30B are formed on the polysilicon layer 28 by photolithography. The resist layer 30A is formed in a pattern corresponding to the gate electrode layer as a word line, and the resist layer 30B corresponds to the second gate electrode layer constituting the floating gate electrode together with the first gate electrode layer 14a. Form with a pattern.

(11)レジスト層30A,30Bをマスクとする異方性のドライエッチング処理によりポリシリコン層28を選択的に除去してポリシリコン層28A,28Bをゲート電極層として残存させる。ゲート電極層28Aは、ワード線として使用される。ゲート電極層28Bは、接続孔26(図8)を介してゲート電極層14aに接続され、ゲート電極層14aと共にフローティングゲート電極を構成する。図11に示す例では、ゲート電極層28Bが絶縁膜16aに部分的に重なっており、このような重なり状態は、図12において破線で示されている。   (11) The polysilicon layer 28 is selectively removed by anisotropic dry etching using the resist layers 30A and 30B as masks, leaving the polysilicon layers 28A and 28B as gate electrode layers. The gate electrode layer 28A is used as a word line. The gate electrode layer 28B is connected to the gate electrode layer 14a via the connection hole 26 (FIG. 8), and constitutes a floating gate electrode together with the gate electrode layer 14a. In the example shown in FIG. 11, the gate electrode layer 28B partially overlaps the insulating film 16a, and such an overlapping state is indicated by a broken line in FIG.

ゲート電極層28A,28Bを形成した後、基板表面には、選択的イオン注入処理によりソース領域S及びドレイン領域Dを形成する。基板10をP型とした場合、領域S,DはいずれもN型とする。ソース領域S及びドレイン領域Dは、それぞれ接地線及びビット線として使用される。ゲート電極層14aの下方の基板表面には、例えば図1の工程で絶縁膜16を形成する前にポリシリコン層14及び絶縁膜12を介しての選択的イオン注入処理によりN型の容量形成領域Cを形成してもよい。容量形成領域Cは、絶縁膜12a及びゲート電極層14aと共に結合容量を形成する。 After forming the gate electrode layers 28A and 28B, a source region S and a drain region D are formed on the substrate surface by selective ion implantation. When the substrate 10 is P-type, the regions S and D are both N + type. The source region S and the drain region D are used as a ground line and a bit line, respectively. On the substrate surface under the gate electrode layer 14a is, for example, by selective ion implantation through the polysilicon layer 14 and the insulating film 12 before forming the insulating film 16 in the step of FIG. 1 N - -type capacitance formed Region C may be formed. The capacitance forming region C forms a coupling capacitance together with the insulating film 12a and the gate electrode layer 14a.

情報の書込みは、ゲート電極層14bからフローティングゲート電極14a,28Bにトンネル効果により電子を注入することにより行なわれ、ゲート電極層28Bの下方のチャンネル領域はオフ状態となる。情報の消去は、フローティングゲート電極14a,28Bからゲート電極層28Aにトンネル効果により電子を放出させることにより行なわれ、ゲート電極層28Bの下方のチャンネル領域はオン状態となる。絶縁膜16a,16bの肩部において角を緩和したのは、トンネル効果に基づく電子の授受を容易にするためである。絶縁膜16aについては、肩部の角を緩和したことにより接続孔の形成が容易になる利点もある。なお、上記のようなEEPROMの動作の詳細については、特許第2512181号公報に記載されているので、説明を省略する。   Information is written by injecting electrons from the gate electrode layer 14b to the floating gate electrodes 14a and 28B by the tunnel effect, and the channel region below the gate electrode layer 28B is turned off. Information is erased by discharging electrons from the floating gate electrodes 14a and 28B to the gate electrode layer 28A by a tunnel effect, and the channel region below the gate electrode layer 28B is turned on. The reason why the corners are relaxed at the shoulders of the insulating films 16a and 16b is to facilitate the transfer of electrons based on the tunnel effect. The insulating film 16a has an advantage that the formation of the connection hole is facilitated by relaxing the corners of the shoulder. Note that details of the operation of the EEPROM as described above are described in Japanese Patent No. 2512181, and thus description thereof is omitted.

上記した実施形態によれば、図12に示したようにゲート電極層14aの側部にサイドスペーサ22e,22fを形成したので、電極層14aの側部では、段差が緩和される。このため、図9の工程でサイドスペーサ22e,22fを覆ってポリシリコン層28を形成すると、ポリシリコン層28は、サイドスペーサ22e,22f上でも図9に示すサイドスペーサ22a上と同様の堆積状態となり、電極層14aの側部で厚くなるのが抑制される。この後、図11の工程でポリシリコン層28を選択エッチング処理によりパターニングすると、電極層14aの側部では、段差が緩和されたことでエッチングが容易となるため、サイドスペーサ22e,22fに接して残存するポリシリコン残渣(エッチング残り)は全くなくなる。従って、ゲート電極層28A又は28Bについて寄生容量が増大したり、電極層28A,28Bが短絡したりすることがなくなり、EEPROMの製造歩留りが向上する。また、サイドスペーサ22a〜22cをSiON又はSiNで形成した場合、SiON又はSiNは、誘電率が6〜7とSiOの約1.5〜1.7倍も大きいので、ゲート電位によりチャンネル制御を効率良く行なうことができる。このことは、サイドスペーサ22a〜22cをタンタルオキサイド等の他の高誘電率材料で構成した場合も同様である。 According to the above-described embodiment, as shown in FIG. 12, the side spacers 22e and 22f are formed on the side portions of the gate electrode layer 14a, so that the step is reduced on the side portions of the electrode layer 14a. For this reason, when the polysilicon layer 28 is formed so as to cover the side spacers 22e and 22f in the step of FIG. 9, the polysilicon layer 28 is deposited on the side spacers 22e and 22f as well as on the side spacer 22a shown in FIG. Thus, it is suppressed that the electrode layer 14a becomes thick at the side portion. After that, when the polysilicon layer 28 is patterned by selective etching in the step of FIG. 11, the side portion of the electrode layer 14a is easily etched because the step is relaxed, so that it contacts the side spacers 22e and 22f. There is no remaining polysilicon residue (etching residue). Accordingly, the parasitic capacitance of the gate electrode layer 28A or 28B is not increased, and the electrode layers 28A and 28B are not short-circuited, and the manufacturing yield of the EEPROM is improved. Further, when the side spacers 22a to 22c are made of SiON or SiN, the dielectric constant of SiON or SiN is 6 to 7 and about 1.5 to 1.7 times larger than that of SiO 2 , so that channel control is performed by the gate potential. It can be performed efficiently. This is the same when the side spacers 22a to 22c are made of another high dielectric constant material such as tantalum oxide.

図13〜16は、この発明の他の実施形態に係るEEPROMの製法を示すもので、図1〜11と同様の部分には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。   FIGS. 13 to 16 show an EEPROM manufacturing method according to another embodiment of the present invention, and the same parts as those in FIGS.

図13の工程は、図5の工程に続くエッチバック工程である。図13の工程では、絶縁膜16a,16bの上面が露呈するまで絶縁層22をドライエッチング処理によりエッチバックして薄くすることにより基板上面に絶縁層22を薄くなった状態で残存させ、基板上面をほぼ平坦状とする。   The process of FIG. 13 is an etch-back process following the process of FIG. In the process of FIG. 13, the insulating layer 22 is etched back by a dry etching process until the upper surfaces of the insulating films 16a and 16b are exposed, so that the insulating layer 22 remains thin on the upper surface of the substrate. Is substantially flat.

図14の工程では、所望の接続孔に対応する孔32aを有するレジスト層32を基板上面にホトリソグラフィ処理により形成する。このとき、基板上面の平坦性が良好であるため、レジスト層32における孔32aの位置及び寸法の精度が良好になると共に微細パターンの形成にも有利となる。すなわち、レジスト厚さが均一でDOF(焦点深度)が狭くてよいので、エキシマ露光等のDOFの狭い露光方法を採用可能である。   In the step of FIG. 14, a resist layer 32 having a hole 32a corresponding to a desired connection hole is formed on the upper surface of the substrate by photolithography. At this time, since the flatness of the upper surface of the substrate is good, the position and size accuracy of the hole 32a in the resist layer 32 is good, and it is advantageous for forming a fine pattern. That is, since the resist thickness is uniform and the DOF (depth of focus) may be narrow, an exposure method with a narrow DOF such as excimer exposure can be employed.

図15の工程では、レジスト層32をマスクとするドライエッチング処理により絶縁膜16a,20b及び絶縁層22を選択的に除去してゲート電極層14aの肩部を露呈する接続孔34を形成する。接続孔34は、レジスト層32の孔32aに対応して精度良く形成される。   In the step of FIG. 15, the insulating films 16a and 20b and the insulating layer 22 are selectively removed by dry etching using the resist layer 32 as a mask to form a connection hole 34 exposing the shoulder of the gate electrode layer 14a. The connection hole 34 is formed with high precision corresponding to the hole 32 a of the resist layer 32.

図16の工程では、レジスト層32を除去する。そして、絶縁層22の部分22a〜22fが図16,12に示すようにゲート電極層14a,14bの側方で絶縁膜20a〜20fにそれぞれ接して残存するように絶縁膜22をドライエッチング処理によりエッチバックすることにより絶縁層22の残存部からなるサイドスペーサ22a〜22fを形成する。ゲート電極層14aの周囲には、図16に示すサイドスペーサ22a,22bと、図12に示すサイドスペーサ22e,22fとが電極層14aを取囲むようにつながった状態で形成される。   In the step of FIG. 16, the resist layer 32 is removed. Then, the insulating film 22 is dry-etched so that the portions 22a to 22f of the insulating layer 22 remain in contact with the insulating films 20a to 20f on the sides of the gate electrode layers 14a and 14b as shown in FIGS. Etching back forms side spacers 22a to 22f made of the remaining portion of the insulating layer 22. The side spacers 22a and 22b shown in FIG. 16 and the side spacers 22e and 22f shown in FIG. 12 are formed around the gate electrode layer 14a so as to surround the electrode layer 14a.

図16の工程の後は、図9に関して前述したと同様に基板上面にポリシリコン層28を形成する。そして、図10に関して前述したと同様にポリシリコン層28の上にレジスト層30A,30Bを形成した後、図11に関して前述したと同様にレジスト層30A,30Bをマスクとする異方性のドライエッチング処理によりポリシリコン層28をパターニングしてゲート電極層28A,28Bを形成する。ゲート電極層28Bは、接続孔34(図15)を介してゲート電極層14aに接続され、ゲート電極層14aと共にフローティングゲート電極を構成する。   After the process of FIG. 16, a polysilicon layer 28 is formed on the upper surface of the substrate as described above with reference to FIG. Then, after forming resist layers 30A and 30B on the polysilicon layer 28 in the same manner as described above with reference to FIG. 10, anisotropic dry etching using the resist layers 30A and 30B as a mask as described above with reference to FIG. The polysilicon layer 28 is patterned by processing to form gate electrode layers 28A and 28B. The gate electrode layer 28B is connected to the gate electrode layer 14a through the connection hole 34 (FIG. 15), and constitutes a floating gate electrode together with the gate electrode layer 14a.

図13〜16に関して前述した実施形態によれば、図1〜12に関して前述した実施形態と同様にゲート電極層14aの側部でサイドスペーサ22e,22fに接して残存するポリシリコン残渣(エッチング残り)をなくすことができる。従って、ゲート電極層28A又は28Bについて寄生容量が増大したり、電極層28A,28Bが短絡したりすることがなくなり、EEPROMの製造歩留りが向上する。   According to the embodiment described above with reference to FIGS. 13 to 16, the polysilicon residue (etching residue) remaining in contact with the side spacers 22 e and 22 f on the side of the gate electrode layer 14 a as in the embodiment described with reference to FIGS. Can be eliminated. Accordingly, the parasitic capacitance of the gate electrode layer 28A or 28B is not increased, and the electrode layers 28A and 28B are not short-circuited, so that the manufacturing yield of the EEPROM is improved.

次に、図17〜20を参照して図6〜12の工程の変形例を説明する。図17〜20において、図6〜12と同様の部分には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。   Next, a modified example of the steps of FIGS. 6 to 12 will be described with reference to FIGS. 17-20, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to FIGS. 6-12, and detailed description is abbreviate | omitted.

図17は、図6に対応するドライエッチング工程を示すものである。図17の工程では、絶縁層22が絶縁膜20を覆い且つゲート電極層14a,14bの側方で絶縁膜20a〜20dに接して残存するように絶縁層22をエッチバックして薄くすることにより絶縁層22の残存部からなる絶縁薄層22g,22h,22iを形成する。図20は、このときの図12に対応する断面(図22のY−Y’線断面に対応)を示すもので、図20には、絶縁層22の残存部からなる絶縁薄層22j,22kが絶縁膜20を覆い且つゲート電極層14aの側方で絶縁膜20e,20fにそれぞれ接して形成されている様子が示されている。ゲート電極層14aの周囲には、図17に示す絶縁薄層22g,22hと、図20に示す絶縁薄層22j,22kとがゲート電極層14aを取囲むようにつながった状態で形成される。   FIG. 17 shows a dry etching process corresponding to FIG. In the process of FIG. 17, the insulating layer 22 covers the insulating film 20 and is thinned by etching back the insulating layer 22 so that it remains in contact with the insulating films 20a to 20d on the side of the gate electrode layers 14a and 14b. Insulating thin layers 22g, 22h, and 22i made of the remaining portions of the insulating layer 22 are formed. 20 shows a cross section corresponding to FIG. 12 at this time (corresponding to a cross section taken along the line YY ′ of FIG. 22). FIG. 20 shows the insulating thin layers 22j and 22k formed of the remaining portions of the insulating layer 22. A state is shown in which the insulating film 20 is formed in contact with the insulating films 20e and 20f on the side of the gate electrode layer 14a. The insulating thin layers 22g and 22h shown in FIG. 17 and the insulating thin layers 22j and 22k shown in FIG. 20 are formed around the gate electrode layer 14a so as to surround the gate electrode layer 14a.

図18の工程では、図7,8に関して前述したと同様にしてゲート電極層14aの肩部を露呈する接続孔26を絶縁膜16a,20b及び絶縁薄層22hに形成する。そして、図19の工程では、図9〜11に関して前述したと同様にしてゲート電極層28A,28Bを形成する。ゲート電極層28Aは、絶縁膜16aを介してゲート電極層14aに部分的に重なった状態で絶縁薄層22gを覆うように形成される。ゲート電極層28Bは、接続孔26(図18)を介してゲート電極層14aに接続された状態で絶縁薄膜22hを覆うと共に絶縁膜16bを介してゲート電極層14bに部分的に重なるように形成される。図19に示す例では、ゲート電極層28Bが絶縁膜16aに部分的に重なっており、このような重なり状態は、図20において破線で示されている。   In the process of FIG. 18, the connection hole 26 exposing the shoulder of the gate electrode layer 14a is formed in the insulating films 16a and 20b and the insulating thin layer 22h in the same manner as described above with reference to FIGS. In the step of FIG. 19, gate electrode layers 28A and 28B are formed in the same manner as described above with reference to FIGS. The gate electrode layer 28A is formed so as to cover the insulating thin layer 22g while partially overlapping the gate electrode layer 14a via the insulating film 16a. The gate electrode layer 28B is formed so as to cover the insulating thin film 22h while being connected to the gate electrode layer 14a via the connection hole 26 (FIG. 18) and to partially overlap the gate electrode layer 14b via the insulating film 16b. Is done. In the example shown in FIG. 19, the gate electrode layer 28B partially overlaps the insulating film 16a, and such an overlapping state is indicated by a broken line in FIG.

図21は、図16のドライエッチング工程の変形例を示すものである。図21において、図16と同様の部分には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。   FIG. 21 shows a modification of the dry etching process of FIG. In FIG. 21, the same parts as those in FIG. 16 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図21の工程では、図15に示すレジスト層32を除去した後、薄くなった絶縁層22(図15)が絶縁膜20を覆い且つゲート電極層14a,14bの側方で絶縁膜20a〜20dに接して残存するように絶縁膜22をドライエッチング処理によりエッチバックして更に薄くすることにより絶縁層22の残存部からなる絶縁薄層22g,22h,22iを形成する。このとき、図20に示すゲート電極層14aの一方及び他方の側方では、絶縁膜22の残存部からなる絶縁薄層22j,22kが形成される。この後は、図19に関して前述したと同様にして基板上面にゲート電極層28A,28Bを形成する。   In the step of FIG. 21, after removing the resist layer 32 shown in FIG. 15, the thinned insulating layer 22 (FIG. 15) covers the insulating film 20 and the insulating films 20 a to 20 d on the side of the gate electrode layers 14 a and 14 b. The insulating film 22 is etched back by a dry etching process so as to remain in contact with the insulating layer 22 and is further thinned to form insulating thin layers 22g, 22h, and 22i composed of the remaining portions of the insulating layer 22. At this time, insulating thin layers 22j and 22k made of the remaining portion of the insulating film 22 are formed on one and the other side of the gate electrode layer 14a shown in FIG. Thereafter, gate electrode layers 28A and 28B are formed on the upper surface of the substrate in the same manner as described above with reference to FIG.

図17〜21に関して上記した変形例によれば、絶縁薄層22a〜22kにより段差が軽減されると共に平坦性が改善されるため、ゲート電極層28A,28Bを形成する際にポリシリコン等のエッチング残りがなくなると共にパターニング精度が向上する。また、絶縁薄層22a〜22kの材料としてシリコンオキシナイトライド、シリコンナイトライド又はタンタルオキサイド等の高誘電率材料を用いると、素子特性を向上させることができる。   17-21, the steps are reduced and the flatness is improved by the insulating thin layers 22a-22k, so that etching of polysilicon or the like is performed when forming the gate electrode layers 28A, 28B. The remaining pattern disappears and the patterning accuracy improves. In addition, when a high dielectric constant material such as silicon oxynitride, silicon nitride, or tantalum oxide is used as the material of the insulating thin layers 22a to 22k, the device characteristics can be improved.

この発明の一実施形態に係るEEPROMの製法におけるレジスト層形成工程を示す基板断面図である。It is board | substrate sectional drawing which shows the resist layer formation process in the manufacturing method of EEPROM which concerns on one Embodiment of this invention. 図1の工程に続く絶縁膜の選択エッチング工程を示す基板断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the substrate showing a step of selectively etching the insulating film following the step of FIG. 1. 図2の工程に続くポリシリコン層の選択エッチング工程を示す基板断面図である。FIG. 3 is a substrate cross-sectional view showing a polysilicon layer selective etching step following the step of FIG. 2. 図3の工程に続くレジスト層除去工程及びシリコン酸化工程を示す基板断面図である。FIG. 4 is a substrate cross-sectional view showing a resist layer removing process and a silicon oxidation process following the process of FIG. 3. 図4の工程に続く絶縁層形成工程を示す基板断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a substrate showing an insulating layer forming step subsequent to the step of FIG. 4. 図5の工程に続くエッチバック工程を示す基板断面図である。FIG. 6 is a substrate cross-sectional view showing an etch-back process following the process of FIG. 5. 図6の工程に続くレジスト層形成工程を示す基板断面図である。FIG. 7 is a substrate cross-sectional view showing a resist layer forming step that follows the step of FIG. 6. 図7の工程に続く接続孔形成工程を示す基板断面図である。FIG. 8 is a substrate cross-sectional view showing a connection hole forming step subsequent to the step of FIG. 7. 図8の工程に続くレジスト層除去工程及びポリシリコン層形成工程を示す基板断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of a substrate showing a resist layer removing step and a polysilicon layer forming step following the step of FIG. 8. 図9の工程に続くレジスト層形成工程を示す基板断面図である。FIG. 10 is a substrate cross-sectional view showing a resist layer forming step that follows the step of FIG. 9. 図10の工程に続くポリシリコン層の選択エッチング工程を示す基板断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of the substrate illustrating a polysilicon layer selective etching step following the step of FIG. 10. ゲート電極層の側部におけるサイドスペーサの形成状況を示す基板断面図である。It is a board | substrate sectional drawing which shows the formation condition of the side spacer in the side part of a gate electrode layer. この発明の他の実施形態に係るEEPROMの製法における第1のエッチバック工程を示す基板断面図である。It is board | substrate sectional drawing which shows the 1st etch back process in the manufacturing method of EEPROM which concerns on other embodiment of this invention. 図13の工程に続くレジスト層形成工程を示す基板断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view of a substrate showing a resist layer forming step subsequent to the step of FIG. 13. 図14の工程に続く接続孔形成工程を示す基板断面図である。FIG. 15 is a substrate cross-sectional view showing a connection hole forming step subsequent to the step of FIG. 14. 図15の工程に続く第2のエッチバック工程を示す基板断面図である。FIG. 16 is a substrate cross-sectional view showing a second etchback step following the step of FIG. 15. 図6の工程の変形例を示す基板断面図である。FIG. 7 is a substrate cross-sectional view showing a modified example of the step of FIG. 6. 図17の工程に続く接続孔形成工程を示す基板断面図である。FIG. 18 is a substrate cross-sectional view showing a connection hole forming step subsequent to the step of FIG. 17. 図18の工程に続くゲート電極層形成工程を示す基板断面図である。FIG. 19 is a substrate cross-sectional view showing a gate electrode layer forming step following the step of FIG. 18. 図17の変形例においてゲート電極層の側方での絶縁薄層の形成状況を示す基板断面図である。FIG. 18 is a cross-sectional view of a substrate showing a state of forming an insulating thin layer on the side of the gate electrode layer in the modification of FIG. 図16の工程の変形例を示す基板断面図である。FIG. 17 is a substrate cross-sectional view illustrating a modified example of the process in FIG. 16. 従来のEEPROMのMOS型トランジスタ部を示す上面図である。It is a top view which shows the MOS type transistor part of the conventional EEPROM. 図22のX−X’線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the X-X 'line | wire of FIG. 図22のY−Y’線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the Y-Y 'line | wire of FIG. 従来のEEPROMのMOS型トランジスタ部の製法におけるレジスト層形成工程を示す基板断面図である。It is board | substrate sectional drawing which shows the resist layer formation process in the manufacturing method of the MOS type transistor part of the conventional EEPROM. 図25の工程に続く絶縁膜の選択エッチング工程を示す基板断面図である。FIG. 26 is a substrate cross-sectional view showing a step of selectively etching the insulating film subsequent to the step of FIG. 25. 図26の工程に続くポリシリコン層の選択エッチング工程を示す基板断面図である。FIG. 27 is a substrate cross-sectional view showing a polysilicon layer selective etching step following the step of FIG. 26. 図27の工程に続くレジスト層除去工程及びシリコン酸化工程を示す基板断面図である。FIG. 28 is a cross-sectional view of a substrate showing a resist layer removal step and a silicon oxidation step following the step of FIG. 27. 図28の工程に続くハーフエッチング工程又はハーフアッシング工程を示す基板断面図である。FIG. 29 is a cross-sectional view of the substrate showing a half etching step or a half ashing step following the step of FIG. 28. 図29の工程に続くレジスト層形成工程を示す基板断面図である。FIG. 30 is a substrate cross-sectional view showing a resist layer forming step that follows the step of FIG. 29. 図30の工程に続く接続孔形成工程を示す基板断面図である。FIG. 31 is a substrate cross-sectional view showing a connection hole forming step following the step of FIG. 30. 図31の工程に続くレジスト層除去工程を示す基板断面図である。FIG. 32 is a substrate cross-sectional view showing a resist layer removing step that follows the step of FIG. 31. 図32の工程に続くポリシリコン層形成工程及びレジスト層形成工程を示す基板断面図である。FIG. 33 is a substrate cross-sectional view showing a polysilicon layer forming process and a resist layer forming process following the process in FIG. 32.

符号の説明Explanation of symbols

10:半導体基板、12,16,20,20a〜20f:絶縁膜、12a,12b:ゲート絶縁膜、14,28:ポリシリコン層、14a,14b,28A,28B:ゲート電極層、16a,16b:層間絶縁膜、18A,18B,24,30A,30B,32:レジスト層、22:絶縁層、22a〜22f:サイドスペーサ、22g〜22k:絶縁薄層、26,34:接続孔。   10: Semiconductor substrate, 12, 16, 20, 20a to 20f: Insulating film, 12a, 12b: Gate insulating film, 14, 28: Polysilicon layer, 14a, 14b, 28A, 28B: Gate electrode layer, 16a, 16b: Interlayer insulating film, 18A, 18B, 24, 30A, 30B, 32: resist layer, 22: insulating layer, 22a to 22f: side spacer, 22g to 22k: insulating thin layer, 26, 34: connection hole.

Claims (4)

一方の主面を覆う第1の絶縁膜の上に第1のゲート電極層が形成されると共に該第1のゲート電極層の上面および側壁が第2の絶縁膜で覆われた半導体基板を用意する工程と、
前記第1及び第2の絶縁膜を覆って前記第1のゲート電極層と前記第2の絶縁膜との積層の厚さより厚く絶縁層を形成する工程と、
前記第1のゲート電極層の上方で前記第2の絶縁膜が露呈するまで前記絶縁層をエッチバックして薄くすることにより前記第1のゲート電極層の周囲に前記絶縁層を薄くなった状態で残存させる工程と、
前記第2の絶縁膜及び薄くなった前記絶縁層を選択的にエッチングして前記第1のゲート電極層の肩部を露呈する接続孔を形成する工程と、
薄くなった前記絶縁層の一部が前記第1のゲート電極層の側方で前記第2の絶縁膜に接して残存するように前記絶縁層をエッチバックすることにより前記絶縁層の残存部からなるサイドスペーサを形成する工程と、
前記第1及び第2の絶縁膜と前記サイドスペーサとを覆って電極材層を形成する工程と、
前記電極材層を選択エッチング処理によりパターニングすることにより前記第1のゲート電極層及び前記サイドスペーサに重なり且つ前記接続孔を介して前記第1のゲート電極層につながった状態で残存する前記電極材層からなる第2のゲート電極層を形成する工程と
を含み、前記第1のゲート電極層及び前記第2のゲート電極層は、フローティングゲート電極を構成するEEPROMの製法。
A semiconductor substrate is prepared in which a first gate electrode layer is formed on a first insulating film covering one main surface, and an upper surface and sidewalls of the first gate electrode layer are covered with a second insulating film. And a process of
Forming an insulating layer that covers the first and second insulating films and is thicker than the thickness of the first gate electrode layer and the second insulating film;
The insulating layer is thinned around the first gate electrode layer by etching back the insulating layer until the second insulating film is exposed above the first gate electrode layer. The process of remaining in
Selectively etching the second insulating film and the thinned insulating layer to form a connection hole exposing a shoulder of the first gate electrode layer;
Etching back the insulating layer so that a part of the thinned insulating layer remains in contact with the second insulating film on the side of the first gate electrode layer, thereby removing the remaining portion of the insulating layer. Forming a side spacer,
Forming an electrode material layer covering the first and second insulating films and the side spacers;
By patterning the electrode material layer by a selective etching process, the electrode material that remains in a state of being overlapped with the first gate electrode layer and the side spacer and connected to the first gate electrode layer through the connection hole look including a step of forming a second gate electrode layer comprising a layer, the first gate electrode layer and the second gate electrode layer, preparation of EEPROM that constitutes the floating gate electrode.
一方の主面を覆う第1の絶縁膜の上に第1のゲート電極層が形成されると共に該第1のゲート電極層の上面および側壁が第2の絶縁膜で覆われた半導体基板を用意する工程と、
前記第1及び第2の絶縁膜を覆って前記第1のゲート電極層と前記第2の絶縁膜との積層の厚さより厚く絶縁層を形成する工程と、
前記第1のゲート電極層の上方で前記第2の絶縁膜が露呈するまで前記絶縁層をエッチバックして薄くすることにより前記第1のゲート電極層の周囲に前記絶縁層を薄くなった状態で残存させる工程と、
前記第2の絶縁膜及び薄くなった前記絶縁層を選択的にエッチングして前記第1のゲート電極層の肩部を露呈する接続孔を形成する工程と、
薄くなった前記絶縁層が前記第1の絶縁膜を覆い且つ前記第1のゲート電極層の側方で前記第2の絶縁膜に接して残存するように前記絶縁層をエッチバックして更に薄くすることにより前記絶縁層の残存部からなる絶縁薄層を形成する工程と、
前記第1及び第2の絶縁膜と前記絶縁薄層とを覆って電極材層を形成する工程と、
前記電極材層を選択エッチング処理によりパターニングすることにより前記第1のゲート電極層及び前記絶縁薄層に重なり且つ前記接続孔を介して前記第1のゲート電極層につながった状態で残存する前記電極材層からなる第2のゲート電極層を形成する工程と
を含み、前記第1のゲート電極層及び前記第2のゲート電極層は、フローティングゲート電極を構成するEEPROMの製法。
A semiconductor substrate is prepared in which a first gate electrode layer is formed on a first insulating film covering one main surface, and an upper surface and sidewalls of the first gate electrode layer are covered with a second insulating film. And a process of
Forming an insulating layer that covers the first and second insulating films and is thicker than the thickness of the first gate electrode layer and the second insulating film;
The insulating layer is thinned around the first gate electrode layer by etching back the insulating layer until the second insulating film is exposed above the first gate electrode layer. The process of remaining in
Selectively etching the second insulating film and the thinned insulating layer to form a connection hole exposing a shoulder of the first gate electrode layer;
The insulating layer is etched back so that the thinned insulating layer covers the first insulating film and remains in contact with the second insulating film on the side of the first gate electrode layer. Forming an insulating thin layer consisting of the remaining portion of the insulating layer by:
Forming an electrode material layer covering the first and second insulating films and the insulating thin layer;
The electrode material layer is patterned by a selective etching process so as to overlap the first gate electrode layer and the insulating thin layer and remain in a state of being connected to the first gate electrode layer through the connection hole look including a step of forming a second gate electrode layer made of wood layer, the first gate electrode layer and the second gate electrode layer, preparation of EEPROM that constitutes the floating gate electrode.
前記第2のゲート電極層を形成する工程では、前記電極材層を前記選択エッチング処理によりパターニングすることにより前記第1のゲート電極層及び前記サイドスペーサに重なり且つ前記第2のゲート電極層に接近配置された状態で残存する前記電極材層からなる第3のゲート電極層を形成し、前記第3のゲート電極層は、ワード線を構成する請求項1記載のEEPROMの製法。 In the step of forming the second gate electrode layer, the electrode material layer is patterned by the selective etching process so as to overlap the first gate electrode layer and the side spacer and to approach the second gate electrode layer. 2. The method of manufacturing an EEPROM according to claim 1 , wherein a third gate electrode layer made of the electrode material layer remaining in the disposed state is formed , and the third gate electrode layer constitutes a word line . 前記第2のゲート電極層を形成する工程では、前記電極材層を前記選択エッチング処理によりパターニングすることにより前記第1のゲート電極層及び前記絶縁薄層に重なり且つ前記第2のゲート電極層に接近配置された状態で残存する前記電極材層からなる第3のゲート電極層を形成し、前記第3のゲート電極層は、ワード線を構成する請求項2記載のEEPROMの製法。 In the step of forming the second gate electrode layer, the electrode material layer is patterned by the selective etching process so as to overlap the first gate electrode layer and the insulating thin layer and to the second gate electrode layer. 3. The method of manufacturing an EEPROM according to claim 2 , wherein a third gate electrode layer made of the electrode material layer remaining in a close-up state is formed , and the third gate electrode layer constitutes a word line .
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