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JP5276282B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Description

この発明は、トンネル拡散層を有する不揮発性メモリセルを備えた半導体装置を製造するための方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device including a nonvolatile memory cell having a tunnel diffusion layer.

FLOTOX(Floating Gate Tunnel Oxide)型EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM)は、スタックド・ゲート型メモリセルトランジスタと、これに直列に接続された選択トランジスタとで不揮発性メモリセルを構成した半導体メモリである。EEPROMは、複数のメモリセルを集積したメモリセル部と、行・列デコーダその他の周辺回路を集積した周辺回路部と、入出力パッドを配置した入出力部とを一つの半導体基板上に形成して構成されている。   2. Description of the Related Art A FLOTOX (Floating Gate Tunnel Oxide) type EEPROM (Electrically Erasable and Programmable ROM) is a semiconductor memory in which a non-volatile memory cell is configured by a stacked gate type memory cell transistor and a selection transistor connected in series to the stacked gate type memory cell transistor. In an EEPROM, a memory cell portion in which a plurality of memory cells are integrated, a peripheral circuit portion in which row / column decoders and other peripheral circuits are integrated, and an input / output portion in which input / output pads are arranged are formed on a single semiconductor substrate. Configured.

メモリセル部には、前述のような不揮発性メモリセルが複数個配列されている。周辺回路部には、MOSトランジスタその他の回路素子からなるロジック回路が形成されている。入出力部は、半導体基板の周縁部に配列された複数の入出力パッドと、これらのパッドからのサージによる素子破壊対策のための静電破壊(ESD:Electrostatic Discharge)対策トランジスタとを備えている。   A plurality of nonvolatile memory cells as described above are arranged in the memory cell portion. A logic circuit composed of MOS transistors and other circuit elements is formed in the peripheral circuit portion. The input / output unit includes a plurality of input / output pads arranged on the periphery of the semiconductor substrate, and an electrostatic discharge (ESD) countermeasure transistor for countermeasures against element destruction caused by a surge from these pads. .

図4は、不揮発性メモリセル、周辺回路を構成するMOSトランジスタ、および静電破壊対策トランジスタの構成例を説明するための断面図である。不揮発性メモリセル70、MOSトランジスタ80および静電破壊対策トランジスタ90は、p型半導体基板60上に共通に形成されている。
不揮発性メモリセル70は、スタックド・ゲート型のメモリセルトランジスタ71と、選択トランジスタ72とを有している。メモリセルトランジスタ71は、半導体基板60の表層部に間隔を開けて形成されたn型ソース領域73およびn型トンネル拡散層74と、これらの間のチャネル領域75に対向するように配置されたフローティングゲート76と、このフローティングゲート76に積層されたコントロールゲート77とを備えている。n型トンネル拡散層74は、メモリセルトランジスタ71のドレイン領域として機能する。一方、選択トランジスタ72は、n型トンネル拡散層74をそのソース領域とし、これに対して所定間隔だけ隔てて半導体基板60に形成されたn型ドレイン領域78と、トンネル拡散層74とドレイン領域78との間のチャネル領域に対向するよう配置されたゲート79とを備えている。
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a configuration example of a nonvolatile memory cell, a MOS transistor constituting a peripheral circuit, and an electrostatic breakdown countermeasure transistor. The nonvolatile memory cell 70, the MOS transistor 80, and the electrostatic breakdown countermeasure transistor 90 are formed on the p-type semiconductor substrate 60 in common.
The nonvolatile memory cell 70 has a stacked gate type memory cell transistor 71 and a selection transistor 72. The memory cell transistor 71 is a floating element disposed so as to face the n-type source region 73 and the n-type tunnel diffusion layer 74 formed at a distance in the surface layer portion of the semiconductor substrate 60 and the channel region 75 therebetween. A gate 76 and a control gate 77 stacked on the floating gate 76 are provided. The n-type tunnel diffusion layer 74 functions as the drain region of the memory cell transistor 71. On the other hand, the select transistor 72 uses the n-type tunnel diffusion layer 74 as its source region, and an n-type drain region 78 formed in the semiconductor substrate 60 with a predetermined interval therebetween, and the tunnel diffusion layer 74 and the drain region 78. And a gate 79 arranged so as to face the channel region therebetween.

半導体基板60とフローティングゲート76およびゲート79との間にはゲート絶縁膜61が介在されている。また、フローティングゲート76とコントロールゲート77との間は、絶縁膜62によって絶縁されている。ゲート絶縁膜61において、トンネル拡散層74と、フローティングゲート76との間には、薄膜部が形成されている。この薄膜部は、トンネル拡散層74とフローティングゲート76との間で、FN(ファウラー・ノルドハイム)トンネリングによって電子を通過させるためのトンネルウィンドウ65である。   A gate insulating film 61 is interposed between the semiconductor substrate 60 and the floating gate 76 and the gate 79. The floating gate 76 and the control gate 77 are insulated by the insulating film 62. In the gate insulating film 61, a thin film portion is formed between the tunnel diffusion layer 74 and the floating gate 76. This thin film portion is a tunnel window 65 for allowing electrons to pass between the tunnel diffusion layer 74 and the floating gate 76 by FN (Fowler-Nordheim) tunneling.

周辺回路を形成するMOSトランジスタ80は、ホットエレクトロン効果を抑制するために、LDD(Lightly Doped Drain)構造を有している。すなわち、MOSトランジスタ80は、半導体基板60の表層部に間隔を開けて形成されたn型ソース領域81およびn型ドレイン領域82と、これらの間のチャネル領域に対向するようにゲート絶縁膜61を介して配置されたゲート84と、ゲート84の縁部とソース・ドレイン領域81,82との間の領域に配置されたn型低濃度層85とを備えている。低濃度層85の不純物濃度は、ソース・ドレイン領域81,82よりも低くなっている。低濃度層85を確保するために、ゲート84の両側面に沿ってサイドウォール86が設けられている。すなわち、低濃度層85のための低濃度イオン注入(LDD注入)を行った後に、サイドウォール86をマスクとしてソース・ドレイン領域81,82のための高濃度イオン注入を行うことによって、LDD構造が形成されている。   The MOS transistor 80 forming the peripheral circuit has an LDD (Lightly Doped Drain) structure in order to suppress the hot electron effect. That is, the MOS transistor 80 includes an n-type source region 81 and an n-type drain region 82 formed at a distance in the surface layer portion of the semiconductor substrate 60, and a gate insulating film 61 so as to face the channel region therebetween. And an n-type low concentration layer 85 disposed in a region between the edge of the gate 84 and the source / drain regions 81 and 82. The impurity concentration of the low concentration layer 85 is lower than that of the source / drain regions 81 and 82. In order to secure the low concentration layer 85, sidewalls 86 are provided along both side surfaces of the gate 84. That is, after the low concentration ion implantation (LDD implantation) for the low concentration layer 85 is performed, the high concentration ion implantation for the source / drain regions 81 and 82 is performed by using the sidewall 86 as a mask, whereby the LDD structure is formed. Is formed.

静電破壊対策トランジスタ90は、半導体基板60に形成されたソース領域91およびドレイン領域92と、これらの間のチャネル領域に対向してゲート絶縁膜61を介して配置されたゲート94とを備えたシングルドレイン構造を有している。ゲート94の両側面には、MOSトランジスタ80の形成時に同時に形成されたサイドウォール95が形成されている。ソース・ドレイン領域91,92は、サイドウォール95の直下の領域まで延びて形成されている。すなわち、ソース・ドレイン領域91,92は、それぞれ、サイドウォール95の形成前に予めイオン注入(ESD注入)を行って形成されている。そして、サイドウォール95の形成後には、MOSトランジスタ80のソース・ドレイン領域81,82のためのイオン注入と同工程で、高濃度層91a,92aがソース・ドレイン領域91,92内に形成される。ソース・ドレイン領域91,92は、MOSトランジスタ80の低濃度層85よりも不純物濃度が高くなっている。これにより、静電破壊対策トランジスタ90は、LDD構造ではなく、シングルドレイン構造とされ、これにより、静電パルス印加後のソフトリークの問題を解決している(特許文献1参照)。
特開平6−132489号公報
The electrostatic breakdown countermeasure transistor 90 includes a source region 91 and a drain region 92 formed in the semiconductor substrate 60, and a gate 94 disposed through a gate insulating film 61 so as to face the channel region therebetween. It has a single drain structure. Side walls 95 formed simultaneously with the formation of the MOS transistor 80 are formed on both side surfaces of the gate 94. The source / drain regions 91 and 92 are formed to extend to a region immediately below the sidewall 95. That is, the source / drain regions 91 and 92 are respectively formed by performing ion implantation (ESD implantation) in advance before the sidewall 95 is formed. After the sidewall 95 is formed, high concentration layers 91a and 92a are formed in the source / drain regions 91 and 92 in the same process as the ion implantation for the source / drain regions 81 and 82 of the MOS transistor 80. . The source / drain regions 91 and 92 have an impurity concentration higher than that of the low concentration layer 85 of the MOS transistor 80. As a result, the ESD protection transistor 90 has a single drain structure instead of an LDD structure, thereby solving the problem of soft leakage after applying an electrostatic pulse (see Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 6-132489

ESD注入では、静電破壊対策トランジスタ90をシングルドレイン構造とするために、LDD注入よりも高濃度のイオン注入を行う必要がある。そのため、LDD注入とESD注入とは、別工程としなければならない。
したがって、上述のような構成のEEPROMを作製するためには、トンネル拡散層のためのイオン注入、ESD注入、LDD注入、およびMOSトランジスタのソース・ドレイン領域のためのイオン注入を行わなければならない。このように多数回のイオン注入工程を必要とするために、EEPROMの生産工程が長く、生産効率が悪いという課題があった。
In the ESD implantation, in order to make the ESD protection transistor 90 have a single drain structure, it is necessary to perform ion implantation at a higher concentration than the LDD implantation. Therefore, LDD injection and ESD injection must be separate processes.
Therefore, in order to fabricate an EEPROM having the above-described configuration, ion implantation for the tunnel diffusion layer, ESD implantation, LDD implantation, and ion implantation for the source / drain regions of the MOS transistor must be performed. Thus, since many ion implantation processes are required, there is a problem that the production process of the EEPROM is long and the production efficiency is poor.

さらに、EEPROMには、高耐圧MOSトランジスタが周辺回路に備えられる場合があり、この場合には、高耐圧MOSトランジスタは、ホットキャリア対策のために、DDD(Double Diffused Drain)構造を有することになる。DDD構造を形成するためには、高エネルギーで半導体基板の深い位置への低濃度イオン注入を行う必要があるから、さらにイオン注入工程の回数が多くなる。   Further, the EEPROM may be provided with a high breakdown voltage MOS transistor in the peripheral circuit. In this case, the high breakdown voltage MOS transistor has a DDD (Double Diffused Drain) structure as a countermeasure against hot carriers. . In order to form the DDD structure, it is necessary to perform low-concentration ion implantation to a deep position of the semiconductor substrate with high energy, and thus the number of ion implantation steps is further increased.

そこで、この発明の目的は、不純物導入工程の回数を少なくすることにより、生産効率の向上を図った半導体装置の製造方法を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device in which the production efficiency is improved by reducing the number of impurity introduction steps.

上記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、トンネル拡散層を有する不揮発性メモリセルと、ドレイン領域のチャネル部側に前記ドレイン領域よりも低不純物濃度の低濃度層を有するMOSトランジスタと、静電破壊対策トランジスタとを、共通の半導体基板上に備える半導体装置の製造方法であって、前記MOSトランジスタ用の領域は、前記半導体基板の平面視において、前記不揮発性メモリセル用の領域と前記静電破壊対策トランジスタ用の領域との間に配置された部分を有しており、前記半導体基板において前記不揮発性メモリセル用の領域および前記静電破壊対策トランジスタ用の領域に第1濃度で不純物を選択的に導入することによって、前記不揮発性メモリセル用の領域に前記トンネル拡散層を形成し、同時に前記静電破壊対策トランジスタのソース領域およびドレイン領域を形成する第1不純物導入工程と、前記半導体基板において前記MOSトランジスタ用の領域に、前記第1濃度よりも低い第2濃度で不純物を選択的に導入することによって、前記低濃度層を形成する第2不純物導入工程と、前記MOSトランジスタ用の領域に前記第2濃度よりも高い(好ましくは前記第1濃度よりも高い)第3濃度で不純物を選択的に導入することによって、前記MOSトランジスタのソース領域およびドレイン領域を形成する第3不純物導入工程とを含む、半導体装置の製造方法である。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a non-volatile memory cell having a tunnel diffusion layer and a MOS transistor having a low concentration layer having a lower impurity concentration than the drain region on the channel portion side of the drain region. And an electrostatic breakdown countermeasure transistor on a common semiconductor substrate, wherein the MOS transistor region is a region for the nonvolatile memory cell in a plan view of the semiconductor substrate. And a region disposed between the region for the ESD protection transistor and a first concentration in the region for the non-volatile memory cell and the region for the ESD protection transistor in the semiconductor substrate. The tunnel diffusion layer is formed in the region for the non-volatile memory cell by selectively introducing impurities in the step, and at the same time the static A first impurity introduction step for forming a source region and a drain region of the breakdown countermeasure transistor, and selectively introducing an impurity at a second concentration lower than the first concentration into the MOS transistor region in the semiconductor substrate. To selectively introduce impurities at a third concentration higher than the second concentration (preferably higher than the first concentration) in the MOS transistor region; And a third impurity introduction step of forming a source region and a drain region of the MOS transistor by introducing the MOS transistor.

この方法によれば、第1不純物導入工程において、トンネル拡散層の形成と同時に静電破壊対策トランジスタのソース領域およびドレイン領域が形成される。そのため、静電破壊対策トランジスタのソース領域およびドレイン領域を形成するための専用の不純物導入工程を省くことができるので、不純物導入工程の回数を少なくすることができる。こうして、不揮発性メモリセル、低濃度層を有するMOSトランジスタ、および静電破壊対策トランジスタを共通の半導体基板上に備える半導体装置を製造する際に、不純物導入工程の回数を少なくできる。これにより、半導体装置の生産工程を短縮して、生産効率を高めることができる。   According to this method, in the first impurity introduction step, the source region and the drain region of the ESD protection transistor are formed simultaneously with the formation of the tunnel diffusion layer. Therefore, the dedicated impurity introduction step for forming the source region and the drain region of the ESD protection transistor can be omitted, and the number of impurity introduction steps can be reduced. Thus, the number of impurity introduction steps can be reduced when manufacturing a semiconductor device including a nonvolatile memory cell, a MOS transistor having a low concentration layer, and an electrostatic breakdown countermeasure transistor on a common semiconductor substrate. Thereby, the production process of a semiconductor device can be shortened and production efficiency can be improved.

請求項2記載の発明は、前記第3不純物導入工程が、前記MOSトランジスタ用の領域および前記静電破壊対策トランジスタ用の領域に、前記第3濃度で不純物を選択的に導入することによって、前記MOSトランジスタのソース領域およびドレイン領域を形成し、同時に前記静電破壊対策トランジスタのソース領域およびドレイン領域内に、これらのソース領域およびドレイン領域よりも高不純物濃度の高濃度層をそれぞれ形成する工程である、請求項1記載の半導体装置の製造方法である。この構成により、MOSトランジスタのソース・ドレイン領域の形成と同時に、静電破壊対策トランジスタのソース・ドレイン領域を電極にオーミック接触させるための高濃度層を同時に形成できる。   According to a second aspect of the present invention, the third impurity introduction step selectively introduces impurities at the third concentration into the MOS transistor region and the electrostatic breakdown countermeasure transistor region, A step of forming a source region and a drain region of a MOS transistor, and simultaneously forming a high-concentration layer having a higher impurity concentration than the source region and the drain region in the source region and the drain region of the ESD protection transistor, respectively; A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1. With this configuration, simultaneously with the formation of the source / drain regions of the MOS transistor, a high-concentration layer for making the source / drain regions of the ESD protection transistor ohmic contact with the electrode can be formed simultaneously.

請求項3記載の発明は、前記不揮発性メモリセル用の領域に前記トンネル拡散層に対向するフローティングゲートを形成するとともに、前記MOSトランジスタ用の領域および前記静電破壊対策トランジスタ用の領域にそれぞれゲートを形成するゲート形成工程と、前記ゲートの側壁に絶縁物からなるサイドウォールを形成するサイドウォール形成工程とをさらに含み、前記第1不純物導入工程が、前記ゲート形成工程よりも前に行われ、前記第2不純物導入工程が、前記ゲート形成工程の後、前記サイドウォール形成工程よりも前に行われ、前記第3不純物導入工程が、前記サイドウォール形成工程よりも後に行われる、請求項1または2記載の半導体装置の製造方法である。   According to a third aspect of the present invention, a floating gate facing the tunnel diffusion layer is formed in the non-volatile memory cell region, and a gate is formed in each of the MOS transistor region and the electrostatic breakdown countermeasure transistor region. And a sidewall forming step of forming a sidewall made of an insulator on the side wall of the gate, and the first impurity introduction step is performed before the gate forming step, The second impurity introduction step is performed after the gate formation step and before the sidewall formation step, and the third impurity introduction step is performed after the sidewall formation step. 2. A method for producing a semiconductor device according to 2.

フローティングゲートは、トンネル拡散層に対向するように形成する必要がある。そのため、フローティングゲートの形成よりも前にトンネル拡散層の形成のための第1不純物導入工程を行わなければならない。したがって、フローティングゲートと同工程で形成される静電破壊対策トランジスタのゲートは、そのソース・ドレイン領域の形成よりも後の工程で形成されることになる。静電破壊対策トランジスタのゲート長は、メモリセル領域の周辺回路などを構成する微細なMOSトランジスタよりも長い。そこで、静電破壊対策トランジスタのゲートは、第1不純物導入工程のためのマスクとゲート形成のためのマスクとのマスクずれを考慮して、そのソース・ドレイン領域に重なるように大きめの幅を有するように形成することが好ましい。   The floating gate needs to be formed so as to face the tunnel diffusion layer. Therefore, the first impurity introduction step for forming the tunnel diffusion layer must be performed before the formation of the floating gate. Therefore, the gate of the ESD protection transistor formed in the same process as the floating gate is formed in a process after the formation of the source / drain regions. The gate length of the ESD protection transistor is longer than that of a fine MOS transistor constituting a peripheral circuit in the memory cell region. Therefore, the gate of the electrostatic breakdown countermeasure transistor has a large width so as to overlap the source / drain region in consideration of mask misalignment between the mask for the first impurity introduction step and the mask for gate formation. It is preferable to form as follows.

一方、MOSトランジスタのゲートを形成した後に第2不純物導入工程を行い、そのゲートの側壁にサイドウォールを形成した後に第3不純物導入工程を行えば、サイドウォールの直下に低濃度層の領域を確保できる。こうして、MOSトランジスタは、ドレイン領域のチャネル領域側に確実に低濃度層を有することができる。そして、サイドウォールの形成よりも前に、第1不純物導入工程が行われるので、静電破壊対策トランジスタでは、サイドウォールの直下の領域まで第1濃度のソース・ドレイン領域が広がっている。その結果、静電破壊対策トランジスタは、シングルドレイン構造を有することができる。   On the other hand, if the second impurity introduction step is performed after the gate of the MOS transistor is formed, and the third impurity introduction step is performed after the sidewall is formed on the side wall of the gate, a low concentration layer region is secured immediately below the sidewall. it can. Thus, the MOS transistor can surely have a low concentration layer on the channel region side of the drain region. Since the first impurity introduction step is performed prior to the formation of the sidewalls, in the ESD protection transistor, the first concentration source / drain regions extend to the region immediately below the sidewalls. As a result, the ESD protection transistor can have a single drain structure.

前記第2不純物導入工程は、MOSトランジスタおよび静電破壊対策トランジスタの各ゲートに対して自己整合的に不純物を導入する工程であってもよい。
前記ゲート形成工程では、前記不揮発性メモリセル用領域において、前記フローティングゲートから所定距離離隔した位置に、前記トンネル拡散領域に一縁部が重なるように選択ゲートが同時に形成されることが好ましい。この場合、さらに、前記トンネル拡散層に対して所定距離離隔して対向し、前記フローティングゲートと一部重なる領域にソース領域を形成する工程と、前記トンネル拡散層に対して所定距離離隔して対向し、前記選択ゲートと一部重なる領域にドレイン領域を形成する工程とをさらに含むことが好ましい。これにより、メモリセルトランジスタと選択トランジスタとを直列接続した構造のメモリセルを形成できる。
The second impurity introduction step may be a step of introducing impurities in a self-aligned manner with respect to each gate of the MOS transistor and the electrostatic breakdown countermeasure transistor.
In the gate forming step, it is preferable that a selection gate is simultaneously formed in the nonvolatile memory cell region at a position separated from the floating gate by a predetermined distance so that an edge portion overlaps the tunnel diffusion region. In this case, further, a step of forming a source region in a region partially overlapping with the floating gate, facing the tunnel diffusion layer with a predetermined distance, and facing the tunnel diffusion layer with a predetermined distance Preferably, the method further includes a step of forming a drain region in a region partially overlapping with the selection gate. Thereby, a memory cell having a structure in which the memory cell transistor and the selection transistor are connected in series can be formed.

また、前記方法は、前記フローティングゲートに対して絶縁膜を介して積層するようにコントロールゲートを形成するコントロールゲート形成工程をさらに含んでいてもよい。これにより、メモリセルトランジスタをスタックド・ゲート型トランジスタとして形成できる。
請求項4記載の発明は、前記第3不純物導入工程が、前記サイドウォールに対して自己整合的に不純物を前記半導体基板に導入する工程を含む、請求項3記載の半導体装置の製造方法である。この方法により、MOSトランジスタ用領域では、サイドウォールの直下にのみ低濃度層を残すことができ、いわゆるLDD構造を形成できる。
The method may further include a control gate forming step of forming a control gate so as to be stacked on the floating gate via an insulating film. Thereby, the memory cell transistor can be formed as a stacked gate type transistor.
The invention according to claim 4 is the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the third impurity introducing step includes a step of introducing impurities into the semiconductor substrate in a self-aligned manner with respect to the sidewall. . By this method, in the MOS transistor region, the low concentration layer can be left only directly under the side wall, and a so-called LDD structure can be formed.

請求項5記載の発明は、前記第2不純物導入工程が、前記MOSトランジスタのソース領域およびドレイン領域よりも深い領域まで広がる低濃度層を形成する工程を含み、前記第3不純物導入工程が、前記低濃度層内に前記ソース領域およびドレイン領域を形成する工程を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法である。この方法により、MOSトランジスタ用領域において、いわゆるDDD構造を形成できる。MOSトランジスタを高耐圧仕様とする場合には、このDDD構造とするとよい。   According to a fifth aspect of the present invention, the second impurity introduction step includes a step of forming a low concentration layer extending to a region deeper than the source region and the drain region of the MOS transistor, and the third impurity introduction step includes the step of introducing the third impurity. It is a manufacturing method of the semiconductor device as described in any one of Claims 1-4 including the process of forming the said source region and drain region in a low concentration layer. By this method, a so-called DDD structure can be formed in the MOS transistor region. When the MOS transistor has a high breakdown voltage specification, this DDD structure is preferable.

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、この発明の一実施形態に係る半導体装置であるEEPROMの構成を説明するための図解的な平面図である。この半導体装置は、たとえばシリコンからなるp型半導体基板1と、この半導体基板1の中央部分に設定されたメモリセル領域2と、このメモリセル領域2の周辺に配置された周辺回路領域3,4,5,6と、半導体基板1の周縁部に配置された入出力領域7とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic plan view for explaining the configuration of an EEPROM which is a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. The semiconductor device includes a p-type semiconductor substrate 1 made of, for example, silicon, a memory cell region 2 set in the central portion of the semiconductor substrate 1, and peripheral circuit regions 3 and 4 arranged around the memory cell region 2. , 5 and 6 and an input / output region 7 arranged at the peripheral edge of the semiconductor substrate 1.

メモリセル領域2には、複数の不揮発性メモリセルが行列状に配列されている。メモリセル領域2は、ほぼ矩形に形成されており、その一辺に沿って周辺回路領域3が配置されていて、前記一辺と直交する他の一辺に沿って別の周辺回路領域4が配置されている。
周辺回路領域3,4は、メモリセル領域2内の不揮発性メモリセルに対して、選択的に、書き込み、読み出しおよび消去の各動作を行うためのデコーダ回路である。不揮発性メモリセルは高耐圧仕様であるため、周辺回路領域3,4には、デコーダを構成する高耐圧仕様のMOSトランジスタが配置されている。後述するように、この高耐圧仕様のMOSトランジスタはDDD構造を有している。
In the memory cell region 2, a plurality of nonvolatile memory cells are arranged in a matrix. The memory cell region 2 is formed in a substantially rectangular shape, a peripheral circuit region 3 is disposed along one side thereof, and another peripheral circuit region 4 is disposed along another side orthogonal to the one side. Yes.
The peripheral circuit regions 3 and 4 are decoder circuits for selectively performing write, read, and erase operations on the nonvolatile memory cells in the memory cell region 2. Since the nonvolatile memory cell has a high breakdown voltage specification, a high breakdown voltage specification MOS transistor constituting a decoder is arranged in the peripheral circuit regions 3 and 4. As will be described later, this high breakdown voltage MOS transistor has a DDD structure.

他の周辺回路領域5,6は、外部からの入力信号や、外部への出力信号を処理するための回路であり、通常の耐圧のMOSトランジスタで構成されている。これらのMOSトランジスタは、後述するLDD構造のトランジスタである。
入出力領域7には、半導体基板1の周縁部に沿って複数の入出力パッド9が配列されている。そして、各入出力パッド9に対応して、静電気放電に起因するサージ電流を吸収してメモリセル領域2および周辺回路領域3〜6の静電破壊を抑制または防止するための静電破壊対策トランジスタ10(図1において斜線を付して示す。)が半導体基板1上に設けられている。
The other peripheral circuit regions 5 and 6 are circuits for processing an input signal from the outside and an output signal to the outside, and are configured by normal withstand voltage MOS transistors. These MOS transistors are transistors having an LDD structure which will be described later.
In the input / output region 7, a plurality of input / output pads 9 are arranged along the peripheral edge of the semiconductor substrate 1. Corresponding to each input / output pad 9, an electrostatic breakdown countermeasure transistor for suppressing or preventing electrostatic breakdown of the memory cell region 2 and the peripheral circuit regions 3 to 6 by absorbing a surge current caused by electrostatic discharge 10 (shown by hatching in FIG. 1) is provided on the semiconductor substrate 1.

図2は、不揮発性メモリセル、高耐圧MOSトランジスタ、通常耐圧MOSトランジスタ、および静電破壊対策トランジスタの構成を説明するための断面図である。半導体基板1上のメモリセル領域2に不揮発性メモリセル20が形成されており、周辺回路領域3,4に高耐圧のDDD−MOSトランジスタ40が形成されており、周辺回路領域5,6に通常耐圧のLDD−MOSトランジスタ50が形成されており、入出力領域7に静電破壊対策トランジスタ10が形成されている。   FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a configuration of a nonvolatile memory cell, a high voltage MOS transistor, a normal voltage MOS transistor, and an electrostatic breakdown countermeasure transistor. A non-volatile memory cell 20 is formed in the memory cell region 2 on the semiconductor substrate 1, a high-voltage DDD-MOS transistor 40 is formed in the peripheral circuit regions 3 and 4, and a normal circuit region in the peripheral circuit regions 5 and 6. A breakdown voltage LDD-MOS transistor 50 is formed, and an electrostatic breakdown countermeasure transistor 10 is formed in the input / output region 7.

不揮発性メモリセル20は、スタックド・ゲート型のメモリセルトランジスタ21と、選択トランジスタ22とを直列接続した構成を有している。より具体的には、メモリセルトランジスタ21は、半導体基板1の表層部に間隔を開けて形成されたn型ソース領域23およびn型トンネル拡散層24と、これらの間のチャネル領域25に対向するように配置されたフローティングゲート26と、このフローティングゲート26に積層されたコントロールゲート27とを備えている。n型ソース領域23の内方には、n型不純物を高濃度に拡散して形成したコンタクト領域37(高濃度層)が形成されている。このコンタクト領域37に、ソース電極(図示省略)がオーミック接合されている。   The nonvolatile memory cell 20 has a configuration in which a stacked gate type memory cell transistor 21 and a selection transistor 22 are connected in series. More specifically, the memory cell transistor 21 is opposed to the n-type source region 23 and the n-type tunnel diffusion layer 24 formed at a distance in the surface layer portion of the semiconductor substrate 1 and the channel region 25 therebetween. And a control gate 27 stacked on the floating gate 26. A contact region 37 (high concentration layer) formed by diffusing n type impurities at a high concentration is formed inside the n type source region 23. A source electrode (not shown) is in ohmic contact with the contact region 37.

n型トンネル拡散層24は、フローティングゲート26の一部に対向する領域に形成されており、また、メモリセルトランジスタ21のドレイン領域として機能する。一方、選択トランジスタ22は、n型トンネル拡散層24をそのソース領域とし、これに対して所定間隔だけ隔てて半導体基板1に形成されたn型ドレイン領域28と、トンネル拡散層24とドレイン領域28との間のチャネル領域に対向するよう配置されたゲート29(選択ゲート)とを備えている。   The n-type tunnel diffusion layer 24 is formed in a region facing a part of the floating gate 26 and functions as a drain region of the memory cell transistor 21. On the other hand, the select transistor 22 has an n-type tunnel diffusion layer 24 as its source region, an n-type drain region 28 formed in the semiconductor substrate 1 at a predetermined interval from the source region, and the tunnel diffusion layer 24 and the drain region 28. And a gate 29 (selection gate) arranged so as to face the channel region therebetween.

半導体基板1とフローティングゲート26およびゲート29との間には、たとえば酸化シリコンからなるゲート絶縁膜31が介在されている。また、フローティングゲート26とコントロールゲート27との間は、絶縁膜32によって絶縁されている。この絶縁膜32は、たとえば、窒化シリコン膜を一対の酸化シリコン膜で挟み込んだONO(酸化膜-窒化膜-酸化膜)構造の膜からなる。ゲート絶縁膜31において、トンネル拡散層24と、フローティングゲート26との間の部分には、たとえば、膜厚50Å〜100Åの薄膜部が形成されている。この薄膜部は、トンネル拡散層24とフローティングゲート26との間で、FN(ファウラー・ノルドハイム)トンネリングによって電子を通過させるためのトンネルウィンドウ35である。   A gate insulating film 31 made of, for example, silicon oxide is interposed between the semiconductor substrate 1 and the floating gate 26 and the gate 29. The floating gate 26 and the control gate 27 are insulated by an insulating film 32. The insulating film 32 is made of, for example, a film having an ONO (oxide film-nitride film-oxide film) structure in which a silicon nitride film is sandwiched between a pair of silicon oxide films. In the gate insulating film 31, for example, a thin film portion having a thickness of 50 to 100 mm is formed at a portion between the tunnel diffusion layer 24 and the floating gate 26. This thin film portion is a tunnel window 35 for passing electrons between the tunnel diffusion layer 24 and the floating gate 26 by FN (Fowler-Nordheim) tunneling.

コントロールゲート27は、この実施形態では、フローティングゲート26の上面に対向する上部と、この上部の両側縁からフローティングゲート26の両側面に対向するように垂れ下がった一対の側部とを有し、断面視略逆U字形に形成されている。このコントロールゲート27の両側面は、酸化シリコン等の絶縁物からなるサイドウォール34で覆われている。   In this embodiment, the control gate 27 has an upper portion facing the upper surface of the floating gate 26 and a pair of side portions depending from both side edges of the upper portion so as to face both side surfaces of the floating gate 26. It is formed in a substantially inverted U shape. Both side surfaces of the control gate 27 are covered with sidewalls 34 made of an insulator such as silicon oxide.

選択トランジスタ22のゲート29の両側面も、同様に、酸化シリコン等の絶縁物からなるサイドウォール36で覆われている。この選択トランジスタ22のドレイン領域28には、n型不純物を高濃度に拡散して形成したコンタクト領域38(高濃度層)が形成されている。このコンタクト領域38に、ドレイン電極(図示省略)がオーミック接合されている。   Similarly, both side surfaces of the gate 29 of the selection transistor 22 are covered with sidewalls 36 made of an insulator such as silicon oxide. In the drain region 28 of the selection transistor 22, a contact region 38 (high concentration layer) formed by diffusing n-type impurities at a high concentration is formed. A drain electrode (not shown) is in ohmic contact with the contact region 38.

フローティングゲート26に対する電子の注入は、たとえば、ソースをオープンとするとともに、ゲート29に高電圧を印加して選択トランジスタ22をオン状態として行われる。この状態で、コントロールゲート27に高電圧を印加し、ドレインをグランド電位とすると、トンネル拡散層24からトンネルウィンドウ35を介するFNトンネリングによって、フローティングゲート26に電子が注入される。   For example, electrons are injected into the floating gate 26 while the source is open and a high voltage is applied to the gate 29 to turn on the selection transistor 22. In this state, when a high voltage is applied to the control gate 27 and the drain is set to the ground potential, electrons are injected from the tunnel diffusion layer 24 into the floating gate 26 by FN tunneling through the tunnel window 35.

フローティングゲート26からの電子の引き抜きは、たとえば、ソースをオープンとするとともに、ゲート29に高電圧を印加して選択トランジスタ22をオン状態として行われる。この状態で、コントロールゲート27をグランド電位とし、ドレインに高電圧を印加すると、フローティングゲート26からトンネルウィンドウ35を介するFNトンネリングによって、トンネル拡散層24へと電子が引き抜かれる。   Extraction of electrons from the floating gate 26 is performed, for example, by opening the source and applying a high voltage to the gate 29 to turn on the selection transistor 22. In this state, when the control gate 27 is set to the ground potential and a high voltage is applied to the drain, electrons are extracted from the floating gate 26 to the tunnel diffusion layer 24 by FN tunneling via the tunnel window 35.

フローティングゲート26に電子が注入されると、このフローティングゲート26が帯電している状態では、メモリセルトランジスタ21を導通させるためにコントロールゲート27に印加すべき閾値電圧が高くなる。そこで、コントロールゲート27に与えるべき読出電圧を、フローティングゲート26が非帯電状態(電子が引き抜かれた状態)のときにソース領域23−トンネル拡散層24間を導通させることができ、かつ、フローティングゲート26が帯電状態(電子が注入された状態)のときにソース23−トンネル拡散層24間が遮断状態に保持される値に設定しておく。そして、選択トランジスタ22のゲート29をハイレベルとし、ドレインをハイレベルとし、コントロールゲート27に前記読出電圧を印加する。このとき、ソース側に電流が流れるか否かを調べることにより、フローティングゲート26に電子が注入されているかどうかを区別できる。   When electrons are injected into the floating gate 26, the threshold voltage to be applied to the control gate 27 in order to make the memory cell transistor 21 conductive when the floating gate 26 is charged increases. Therefore, the read voltage to be applied to the control gate 27 can be conducted between the source region 23 and the tunnel diffusion layer 24 when the floating gate 26 is in an uncharged state (a state in which electrons are extracted), and the floating gate 26 The value is set such that the space between the source 23 and the tunnel diffusion layer 24 is kept in a cut-off state when the state 26 is in a charged state (a state where electrons are injected). Then, the gate 29 of the selection transistor 22 is set to the high level, the drain is set to the high level, and the read voltage is applied to the control gate 27. At this time, whether or not electrons are injected into the floating gate 26 can be distinguished by examining whether or not current flows on the source side.

こうして、不揮発性メモリセル20に対する情報の書き込み、消去および読み出しの各動作を行うことができる。
一方、DDD−MOSトランジスタ40は、半導体基板1の表層領域に間隔を開けて形成されたn型ソース領域41およびn型ドレイン領域42を備えている。ソース領域41およびドレイン領域42の間のチャネル領域43に対向するように、ゲート絶縁膜31を挟んでゲート44が形成されている。ゲート44の両側面は、酸化シリコン等の絶縁物からなるサイドウォール45で覆われている。
In this manner, information writing, erasing, and reading operations can be performed on the nonvolatile memory cell 20.
On the other hand, the DDD-MOS transistor 40 includes an n-type source region 41 and an n-type drain region 42 that are formed in the surface layer region of the semiconductor substrate 1 with a space therebetween. A gate 44 is formed across the gate insulating film 31 so as to face the channel region 43 between the source region 41 and the drain region 42. Both side surfaces of the gate 44 are covered with sidewalls 45 made of an insulator such as silicon oxide.

ソース領域41およびドレイン領域42は、サイドウォール45の直下から広がるn型低濃度層46,47内にそれぞれ形成されており、こうして、二重拡散ドレイン(DDD)構造が形成されている。n型低濃度層46,47は、ソース・ドレイン領域41,42よりも低濃度に形成され、かつ、これらよりも深く不純物イオンを注入して形成した領域である。n型低濃度層46,47は、ゲート44に対して自己整合的に形成されている。また、ソース・ドレイン領域41,42は、サイドウォール45から離れた領域に形成されている。n型低濃度層46,47は、ドレイン領域42の近傍における電界を緩和して、ホットエレクトロン効果を抑制する。   The source region 41 and the drain region 42 are respectively formed in the n-type low concentration layers 46 and 47 extending from directly below the sidewall 45, thus forming a double diffused drain (DDD) structure. The n-type low concentration layers 46 and 47 are regions formed at a lower concentration than the source / drain regions 41 and 42 and are formed by implanting impurity ions deeper than these. The n-type low concentration layers 46 and 47 are formed in a self-aligned manner with respect to the gate 44. The source / drain regions 41 and 42 are formed in a region away from the sidewall 45. The n-type low concentration layers 46 and 47 alleviate the electric field in the vicinity of the drain region 42 and suppress the hot electron effect.

LDD−MOSトランジスタ50は、半導体基板1の表層領域に間隔を開けて形成したn型ソース領域51およびn型ドレイン領域52を備えている。ソース・ドレイン領域51,52の間のチャネル領域53に対向するように、ゲート絶縁膜31を挟んでゲート54が形成されている。ゲート54の両側面は、酸化シリコン等の絶縁物からなるサイドウォール55で覆われている。   The LDD-MOS transistor 50 includes an n-type source region 51 and an n-type drain region 52 that are formed in the surface layer region of the semiconductor substrate 1 with a space therebetween. A gate 54 is formed across the gate insulating film 31 so as to face the channel region 53 between the source / drain regions 51 and 52. Both side surfaces of the gate 54 are covered with sidewalls 55 made of an insulator such as silicon oxide.

ソース領域51およびドレイン領域52とゲート54との間、すなわち、サイドウォール55の直下の領域には、n型低濃度層56,57が形成されている。こうして、LDD構造が形成されている。低濃度層56,57は、ソース・ドレイン領域51,52よりも低濃度に形成され、かつ、これらよりも浅く不純物イオンを注入して形成された領域である。n型低濃度層56,57は、ゲート54に対して自己整合的に形成されており、ソース・ドレイン領域51,52はサイドウォール55に対して自己整合的に形成されている。n型低濃度層56,57は、ドレイン領域52の近傍における電界を緩和して、ホットエレクトロン効果を抑制する。   N-type low concentration layers 56 and 57 are formed between the source region 51 and drain region 52 and the gate 54, that is, in a region immediately below the sidewall 55. Thus, the LDD structure is formed. The low concentration layers 56 and 57 are regions formed at a lower concentration than the source / drain regions 51 and 52 and implanted by impurity ions shallower than these. The n-type low concentration layers 56 and 57 are formed in a self-aligned manner with respect to the gate 54, and the source / drain regions 51 and 52 are formed in a self-aligned manner with respect to the sidewall 55. The n-type low concentration layers 56 and 57 alleviate the electric field in the vicinity of the drain region 52 and suppress the hot electron effect.

静電破壊対策トランジスタ10は、半導体基板1の表層領域に間隔を開けて形成されたn型ソース領域11およびn型ドレイン領域12と、これらの間のチャネル領域13に対向してゲート絶縁膜31を介して配置されたゲート14とを備えたシングルドレイン構造を有している。ゲート14の両側面には、酸化シリコン等の絶縁物からなるサイドウォール15が形成されている。ソース・ドレイン領域11,12は、サイドウォール15の直下の領域まで延びて形成されている。より詳細には、ソース・ドレイン領域11,12は、それぞれ、サイドウォール15の形成前に予めイオン注入(ESD注入)を行って形成されている。また、ソース・ドレイン領域11,12の各内方の領域には、ソース・ドレイン領域11,12よりも高不純物濃度のコンタクト領域18,19(高濃度層)が、サイドウォール15に対して自己整合的に形成されている。これらのコンタクト領域18,19は、ソース電極およびドレイン電極とのオーミック接合をとるための領域であり、サイドウォール15の形成後に、MOSトランジスタ40,50のソース・ドレイン領域のためのイオン注入と同工程で形成されたものである。   The ESD protection transistor 10 includes an n-type source region 11 and an n-type drain region 12 formed at a distance in a surface layer region of the semiconductor substrate 1 and a channel region 13 therebetween, and a gate insulating film 31. And a single drain structure having a gate 14 disposed therebetween. Side walls 15 made of an insulator such as silicon oxide are formed on both side surfaces of the gate 14. The source / drain regions 11 and 12 are formed to extend to a region immediately below the sidewall 15. More specifically, each of the source / drain regions 11 and 12 is formed by performing ion implantation (ESD implantation) in advance before forming the sidewall 15. Further, in the inner regions of the source / drain regions 11, 12, contact regions 18, 19 (high concentration layers) having a higher impurity concentration than the source / drain regions 11, 12 are self-connected to the sidewall 15. It is formed consistently. These contact regions 18 and 19 are regions for forming an ohmic junction with the source electrode and the drain electrode, and are the same as the ion implantation for the source / drain regions of the MOS transistors 40 and 50 after the sidewall 15 is formed. It is formed in the process.

ソース・ドレイン領域11,12は、コンタクト領域18,19よりは低不純物濃度であるが、MOSトランジスタ40,50の低濃度層46,56よりも不純物濃度が高くなっている。これにより、静電破壊対策トランジスタ10は、DDD構造またはLDD構造ではなく、シングルドレイン構造となっていて、静電パルス印加後に生じるいわゆるソフトリークの問題を解決している。   The source / drain regions 11 and 12 have a lower impurity concentration than the contact regions 18 and 19, but have a higher impurity concentration than the low concentration layers 46 and 56 of the MOS transistors 40 and 50. Thereby, the electrostatic breakdown countermeasure transistor 10 has a single drain structure instead of the DDD structure or the LDD structure, and solves a so-called soft leak problem that occurs after electrostatic pulse application.

図3A〜3Jは、前述のような構成を有するEEPROMの製造工程の要部を説明するための断面図である。まず、図3Aに示すように、LOCOS(Local Oxidation of Silicon)法により、半導体基板1上にフィールド酸化膜17が形成され、素子形成領域を分離する素子分離工程が行われる。これにより、個々の不揮発性メモリセル20用の領域20R、個々のDDD−MOSトランジスタ40用の領域40R、個々のLDD−MOSトランジスタ50用の領域50R、および個々の静電破壊対策トランジスタ10用の領域10Rがそれぞれ確保される。   3A to 3J are cross-sectional views for explaining the main part of the manufacturing process of the EEPROM having the above-described configuration. First, as shown in FIG. 3A, a field oxide film 17 is formed on the semiconductor substrate 1 by a LOCOS (Local Oxidation of Silicon) method, and an element isolation process for isolating an element formation region is performed. Thereby, the region 20R for each non-volatile memory cell 20, the region 40R for each individual DDD-MOS transistor 40, the region 50R for each individual LDD-MOS transistor 50, and the individual electrostatic breakdown countermeasure transistor 10 are provided. Each region 10R is secured.

次に、図3Bに示すように、n型トンネル拡散層24を形成するためのイオン注入(トンネル注入が行われる(第1不純物導入工程)。具体的には、半導体基板1上に所定のパターンのレジスト膜101が形成され、このレジスト膜101をマスクとして、n型不純物イオンが半導体基板1に注入される。レジスト膜101は、不揮発性メモリセル用の領域20Rにおいてn型ソース領域23およびn型トンネル拡散層24を形成すべき領域にそれぞれ開口101a,101bを有している。また、レジスト膜101は、MOSトランジスタ用領域40R,50Rの領域をいずれも被覆している。そして、レジスト膜101は、静電破壊対策トランジスタ用領域10Rにおいて、ゲート14を形成すべき領域以外の領域を露出させる開口101c,101dを有している。たとえば、n型不純物イオンとしてAsイオンまたはPイオンが用いられ、そのドーズ量は1×1014〜1×1015/cm(第1濃度)とされ、その注入エネルギーは100keV〜200keVとされる。こうして、n型トンネル拡散層24の形成のためのイオン注入と同工程で、静電破壊対策トランジスタ10のソース・ドレイン領域11,12のためのイオン注入が行われる。 Next, as shown in FIG. 3B, ion implantation (tunnel implantation is performed (first impurity introduction step) for forming the n-type tunnel diffusion layer 24. Specifically, a predetermined pattern is formed on the semiconductor substrate 1. The resist film 101 is formed, and n-type impurity ions are implanted into the semiconductor substrate 1 using the resist film 101 as a mask.The resist film 101 is formed in the n-type source region 23 and the n-type in the non-volatile memory cell region 20R. Openings 101a and 101b are respectively provided in regions where the type tunnel diffusion layer 24 is to be formed, and the resist film 101 covers both the MOS transistor regions 40R and 50R. Reference numeral 101 denotes an opening 10 that exposes a region other than the region where the gate 14 is to be formed in the electrostatic breakdown transistor region 10R. c, and a 101d. For example, As + ions or P + ions are used as the n-type impurity ions, the dose is a 1 × 10 14 ~1 × 10 15 / cm 2 ( first concentration) The implantation energy is set to 100 keV to 200 keV Thus, in the same step as the ion implantation for forming the n-type tunnel diffusion layer 24, ions for the source / drain regions 11 and 12 of the electrostatic breakdown protection transistor 10 are used. An injection is performed.

次の工程は、図3Cに示すように、トンネルウィンドウ35を有するゲート絶縁膜31の形成である。すなわち、レジスト膜101を剥離した後に、半導体基板1の表面を熱酸化することによって、たとえば、膜厚100Å〜200Åの酸化シリコン膜が形成され、これがゲート絶縁膜31となる。このとき、図3Bの工程で注入されたn型不純物イオンが同時に活性化され、不揮発性メモリセル用領域20Rにn型ソース領域23およびn型トンネル拡散層24が形成され、静電破壊対策トランジスタ用領域10Rにn型ソース・ドレイン領域11,12が形成される。   The next step is formation of the gate insulating film 31 having the tunnel window 35 as shown in FIG. 3C. That is, after the resist film 101 is peeled off, the surface of the semiconductor substrate 1 is thermally oxidized to form, for example, a silicon oxide film having a thickness of 100 to 200 mm, which becomes the gate insulating film 31. At this time, the n-type impurity ions implanted in the step of FIG. 3B are simultaneously activated, and the n-type source region 23 and the n-type tunnel diffusion layer 24 are formed in the nonvolatile memory cell region 20R. N-type source / drain regions 11 and 12 are formed in the use region 10R.

トンネルウィンドウ35の形成は既知の方法で行われる。すなわち、トンネル拡散層24上の所定領域(トンネルウィンドウ35を形成すべき領域)に開口を有するレジスト膜を形成し、このレジスト膜をマスクとしたエッチングによって、当該領域のゲート絶縁膜31が選択的に除去される。レジスト膜を除去した後、熱酸化法によって、電子をFNトンネリングさせることができる所定膜厚(50Å〜100Å)だけ酸化膜を成長させる。これにより、当該膜厚からなる薄膜のトンネルウィンドウ35が形成され、ゲート絶縁膜31も同じ膜厚だけ厚膜化される。トンネルウィンドウ35以外の領域における最終的なゲート絶縁膜31の膜厚は、たとえば、200Å〜300Åである。こうして、局所的な薄膜部(残余の部分よりも膜厚の小さい部分)であるトンネルウィンドウ35を有するゲート絶縁膜31が、不揮発性メモリセル用領域20R、MOSトランジスタ用領域40R,50R、および静電破壊対策トランジスタ用領域10Rの半導体基板1表面に形成される。   The tunnel window 35 is formed by a known method. That is, a resist film having an opening is formed in a predetermined region (the region where the tunnel window 35 is to be formed) on the tunnel diffusion layer 24, and the gate insulating film 31 in the region is selectively formed by etching using the resist film as a mask. Removed. After removing the resist film, an oxide film is grown by a predetermined thickness (50 to 100 mm) that allows electrons to be FN tunneled by thermal oxidation. Thereby, a thin tunnel window 35 having the thickness is formed, and the gate insulating film 31 is also thickened by the same thickness. The final film thickness of the gate insulating film 31 in the region other than the tunnel window 35 is, for example, 200 to 300 mm. Thus, the gate insulating film 31 having the tunnel window 35 which is a local thin film portion (a portion having a smaller film thickness than the remaining portion) is formed into the nonvolatile memory cell region 20R, the MOS transistor regions 40R and 50R, and the static electricity. It is formed on the surface of the semiconductor substrate 1 in the electric breakdown countermeasure transistor region 10R.

次に、図3Dに示すように、ゲート形成工程が行われる。すなわち、不揮発性メモリセル用領域20Rにおいて、ゲート絶縁膜31上に、n型ソース領域23からn型トンネル拡散層24に渡る領域にフローティングゲート26が形成され、このフローティングゲート26とは間隔を開けて、選択トランジスタ22のゲート29が形成される。フローティングゲート26は、n型ソース領域23とは反対側にn型トンネル拡散層24と重なり合う領域を有し、この領域において、トンネルウィンドウ35を挟んでn型トンネル拡散層24に対向するように形成される。ゲート29は、n型トンネル拡散層24においてフローティングゲート26とは反対側の縁部に整合するように形成される。また、MOSトランジスタ用領域40R,50Rにおいては、ゲート絶縁膜31上に、各領域のほぼ中央にそれぞれゲート44,54が形成される。そして、静電破壊対策トランジスタ用領域10Rにおいては、ゲート絶縁膜31上において、n型ソース・ドレイン領域11,12の両方の縁部に重なるように、ゲート14が形成される。   Next, as shown in FIG. 3D, a gate formation step is performed. That is, in the nonvolatile memory cell region 20R, a floating gate 26 is formed on the gate insulating film 31 in a region extending from the n-type source region 23 to the n-type tunnel diffusion layer 24. The floating gate 26 is spaced apart from the floating gate 26. Thus, the gate 29 of the selection transistor 22 is formed. The floating gate 26 has a region overlapping the n-type tunnel diffusion layer 24 on the side opposite to the n-type source region 23, and is formed so as to face the n-type tunnel diffusion layer 24 across the tunnel window 35 in this region. Is done. The gate 29 is formed to match the edge of the n-type tunnel diffusion layer 24 opposite to the floating gate 26. Further, in the MOS transistor regions 40R and 50R, the gates 44 and 54 are formed on the gate insulating film 31 at substantially the center of each region, respectively. Then, in the electrostatic breakdown countermeasure transistor region 10R, the gate 14 is formed on the gate insulating film 31 so as to overlap both edges of the n-type source / drain regions 11 and 12.

フローティングゲート26およびゲート29,44,45,14の形成は、たとえば、導電化のための不純物(たとえば燐)を添加したポリシリコン膜を半導体基板1の全面に形成し、これをフォトリソグラフィでパターニングすることによって行える。すなわち、全面に形成されたポリシリコン膜上に、レジスト膜のパターンを形成する。このレジスト膜のパターンは、フローティングゲート26およびゲート29,44,45,14を形成すべき領域を選択的に被覆し、その他の領域を露出させるパターンである。このレジスト膜をマスクとしてエッチングを行うことにより、導電化されたポリシリコン膜からなるフローティングゲート26およびゲート29,44,45,14を形成することができる。   The floating gate 26 and the gates 29, 44, 45, and 14 are formed by, for example, forming a polysilicon film to which an impurity (for example, phosphorus) for conductivity is added on the entire surface of the semiconductor substrate 1, and patterning the film by photolithography. You can do that. That is, a resist film pattern is formed on the polysilicon film formed on the entire surface. This resist film pattern is a pattern that selectively covers the region where the floating gate 26 and the gates 29, 44, 45, and 14 are to be formed, and exposes other regions. By performing etching using the resist film as a mask, the floating gate 26 and the gates 29, 44, 45, and 14 made of a conductive polysilicon film can be formed.

次に、図3Eに示すように、不揮発性メモリセル20のための絶縁膜32が形成される。絶縁膜32の形成は、たとえば、CVD(化学的気相成長)法によって、半導体基板1の全面に対して行われる。具体的には、まず、膜厚100Å程度の酸化シリコン膜が形成され、次いで、膜厚100Å程度の窒化シリコン膜が形成され、引き続き、膜厚100Å程度の酸化シリコン膜が形成される。こうして、酸化膜/窒化膜/酸化膜構造(ONO構造)の絶縁膜32が形成される。   Next, as shown in FIG. 3E, an insulating film 32 for the nonvolatile memory cell 20 is formed. The insulating film 32 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1 by, for example, a CVD (chemical vapor deposition) method. Specifically, first, a silicon oxide film having a thickness of about 100 mm is formed, then a silicon nitride film having a thickness of about 100 mm is formed, and subsequently, a silicon oxide film having a thickness of about 100 mm is formed. Thus, an insulating film 32 having an oxide film / nitride film / oxide film structure (ONO structure) is formed.

次の工程は、図3Fに示すコントロールゲート形成工程である。具体的には、導電化のための不純物(たとえば燐)を添加したポリシリコン膜が半導体基板1の全面に形成され、これをパターニングすることによって、コントロールゲート27が形成される。パターニングは、フォトリソグラフィによって行われる。すなわち、ポリシリコン膜上に、フローティングゲート26の上方を覆い、さらに、フローティングゲート26の側方へと所定距離だけ広がった領域に至るレジスト膜のパターンが形成される。このレジスト膜のパターンは、フローティングゲート26の近傍の領域以外の領域は露出させるものである。この状態で、ドライエッチングが行われ、その後にレジスト膜が剥離されることによって、コントロールゲート27が形成される。このコントロールゲート27は、フローティングゲート26を、絶縁膜32を介して、その上面および両側面から覆うパターンとなる。ポリシリコン膜をパターニングするためのドライエッチングの際に、コントロールゲート27で覆われる領域以外の領域において、絶縁膜32がエッチングされて除去される。これにより、ゲート29,44,45,14が露出することになる。   The next step is a control gate forming step shown in FIG. 3F. More specifically, a polysilicon film to which an impurity (for example, phosphorus) for conductivity is added is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1, and the control gate 27 is formed by patterning the polysilicon film. Patterning is performed by photolithography. That is, a resist film pattern is formed on the polysilicon film so as to cover the upper portion of the floating gate 26 and reach a region extending a predetermined distance to the side of the floating gate 26. In the resist film pattern, the region other than the region in the vicinity of the floating gate 26 is exposed. In this state, dry etching is performed, and then the resist film is peeled off, whereby the control gate 27 is formed. The control gate 27 has a pattern that covers the floating gate 26 from the upper surface and both side surfaces through the insulating film 32. In dry etching for patterning the polysilicon film, the insulating film 32 is removed by etching in a region other than the region covered with the control gate 27. As a result, the gates 29, 44, 45, and 14 are exposed.

次に、図3Gに示すDDD注入工程が行われる(第2不純物導入工程)。すなわち、レジスト膜102をマスクとして、半導体基板1の表面に向けて選択的にn型不純物イオンが注入される。レジスト膜102は、不揮発性メモリセル用領域20Rにおいてn型ドレイン領域28に対応する領域に開口102aを有し、DDD−MOSトランジスタ用領域40Rにおいてn型低濃度層46,47に対応する開口102bを有し、残余の領域を覆っている。このレジスト膜102をマスクとしてn型不純物イオンを注入することによって、不揮発性メモリセル用領域20Rにn型ドレイン領域28が形成され、DDD−MOSトランジスタ用領域40Rでは、ゲート44の両側にn型低濃度層46,47がそれぞれ形成される。たとえば、n型不純物イオンとしてAsイオンまたはPイオンが用いられ、そのドーズ量は1×1012〜1×1013/cm(第2濃度)とされ、その注入エネルギーは50keV〜100keVとされる。こうして、選択トランジスタ22のn型ドレイン領域28の形成のためのイオン注入と同工程で、DDD−MOSトランジスタ40のサイドウォール34直下を含む領域へのイオン注入が行われてn型低濃度層46,47が形成される。 Next, the DDD implantation step shown in FIG. 3G is performed (second impurity introduction step). That is, n-type impurity ions are selectively implanted toward the surface of the semiconductor substrate 1 using the resist film 102 as a mask. The resist film 102 has an opening 102a in a region corresponding to the n-type drain region 28 in the nonvolatile memory cell region 20R, and an opening 102b corresponding to the n-type low concentration layers 46 and 47 in the DDD-MOS transistor region 40R. And covers the remaining area. By implanting n-type impurity ions using the resist film 102 as a mask, an n-type drain region 28 is formed in the nonvolatile memory cell region 20R. In the DDD-MOS transistor region 40R, n-type drain regions 28R are formed on both sides of the gate 44. Low concentration layers 46 and 47 are formed, respectively. For example, As + ions or P + ions are used as n-type impurity ions, the dose is 1 × 10 12 to 1 × 10 13 / cm 2 (second concentration), and the implantation energy is 50 keV to 100 keV. Is done. In this way, in the same process as the ion implantation for forming the n-type drain region 28 of the selection transistor 22, ion implantation is performed on the region including the region directly under the sidewall 34 of the DDD-MOS transistor 40, and the n-type low concentration layer 46 is formed. , 47 are formed.

レジスト膜102を剥離した後、次に、図3Hに示すLDD注入工程が行われる(第2不純物導入工程)。すなわち、レジスト膜103をマスクとして、半導体基板1の表面に向けて選択的にn型不純物イオンが注入される。レジスト膜103は、不揮発性メモリセル用領域20RおよびDDD−MOSトランジスタ用領域40Rを覆っているとともに、LDD−MOSトランジスタ用領域50Rおよび静電破壊対策トランジスタ用領域10Rを露出させる開口103aを有している。これにより、LDD−MOSトランジスタ用領域50Rおよび静電破壊対策トランジスタ用領域10Rに対して選択的にn型不純物イオンが注入されることになる。その結果、LDD−MOSトランジスタ用領域50Rではゲート54の両側にn型低濃度層56,57が形成される。たとえば、n型不純物イオンとしてAsイオンまたはPイオンが用いられ、そのドーズ量は1×1012〜1×1013/cm(第2濃度)とされ、その注入エネルギーは20keV〜50keVとされる。注入エネルギーは、DDD注入の場合よりも小さくされ、これにより、DDD−MOSトランジスタ40のn型低濃度層46,47よりも浅い領域にn型低濃度層56,57が形成される。 After removing the resist film 102, an LDD implantation step shown in FIG. 3H is then performed (second impurity introduction step). That is, n-type impurity ions are selectively implanted toward the surface of the semiconductor substrate 1 using the resist film 103 as a mask. The resist film 103 covers the nonvolatile memory cell region 20R and the DDD-MOS transistor region 40R, and has an opening 103a that exposes the LDD-MOS transistor region 50R and the electrostatic breakdown transistor region 10R. ing. As a result, n-type impurity ions are selectively implanted into the LDD-MOS transistor region 50R and the ESD protection transistor region 10R. As a result, n-type low concentration layers 56 and 57 are formed on both sides of the gate 54 in the LDD-MOS transistor region 50R. For example, As + ions or P + ions are used as n-type impurity ions, the dose is 1 × 10 12 to 1 × 10 13 / cm 2 (second concentration), and the implantation energy is 20 keV to 50 keV. Is done. The implantation energy is made smaller than that in the case of DDD implantation, whereby n-type low concentration layers 56 and 57 are formed in regions shallower than the n-type low concentration layers 46 and 47 of the DDD-MOS transistor 40.

このとき、静電破壊対策トランジスタ用領域10Rでは、ゲート14の両側のソース・ドレイン領域11,12にもn型不純物が導入される。しかし、トンネル注入工程(図3B参照)において、より高濃度でn型不純物イオンが注入されているので、静電破壊対策トランジスタ用領域10Rにおいては実質的な変化はない。したがって、レジスト膜103は、静電破壊対策トランジスタ用領域10Rを覆うパターンに形成されてもよい。   At this time, the n-type impurity is also introduced into the source / drain regions 11 and 12 on both sides of the gate 14 in the electrostatic breakdown transistor region 10R. However, since n-type impurity ions are implanted at a higher concentration in the tunnel implantation step (see FIG. 3B), there is no substantial change in the electrostatic breakdown transistor region 10R. Therefore, the resist film 103 may be formed in a pattern that covers the electrostatic breakdown countermeasure transistor region 10R.

レジスト膜103を剥離した後、図3Iに示すように、サイドウォール形成工程が行われる。すなわち、たとえば、CVD法によって、半導体基板1の全面に酸化シリコン膜等の絶縁膜が形成された後、その絶縁膜がドライエッチングによってエッチバックされる。このエッチバックを、コントロールゲート27およびゲート29,44,54,14が露出するまで行うと、それらの各両側面にサイドウォール34,45,55,15が形成される。   After removing the resist film 103, a sidewall forming step is performed as shown in FIG. 3I. That is, for example, after an insulating film such as a silicon oxide film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1 by the CVD method, the insulating film is etched back by dry etching. When this etch back is performed until the control gate 27 and the gates 29, 44, 54, and 14 are exposed, sidewalls 34, 45, 55, and 15 are formed on both side surfaces thereof.

次に、図3Jに示すように、ソース−ドレイン注入工程が行われる(第3不純物導入工程)。すなわち、レジスト膜104をマスクとして、半導体基板1の表面に向けて選択的にn型不純物イオンが注入される。レジスト膜104には、開口104a,104b,104,104d,104eが形成されている。開口104aは、不揮発性メモリセル用領域20Rにおいてソース領域23を露出させ、開口104bは、同じく不揮発性メモリセル用領域20Rにおいてドレイン領域28の内方の一部の領域を露出させる。開口104c,104dは、DDD−MOSトランジスタ用領域40Rにおいて、低濃度層46,47の内方の一部の領域(ソース・ドレイン領域41,42の対応領域)をそれぞれ露出させる。開口104eは、LDD−MOSトランジスタ用領域50Rおよび静電破壊対策トランジスタ用領域10Rを露出させる。したがって、レジスト膜104をマスクとしてn型不純物イオンを注入することによって、不揮発性メモリセル20のコンタクト領域37,38が形成され、DDDトランジスタ40のソース・ドレイン領域41,42が形成され、LDD−MOSトランジスタ50のソース・ドレイン領域51,52が形成され、静電破壊対策トランジスタ10のコンタクト領域18,19が形成される。たとえば、n型不純物イオンとしてAsイオンまたはPイオンが用いられ、そのドーズ量は、トンネル拡散層24のためのイオン注入(図3B)のときよりも多く、たとえば、1×1015〜1×1016/cm(第3濃度)とされる。または、注入エネルギーは、トンネル拡散層24のための注入(図3B)およびDDD注入(図3G)のときよりも小さく、かつ、LDD注入(図3H)のときよりも大きく、たとえば、40keV〜70keVとされる。 Next, as shown in FIG. 3J, a source-drain implantation step is performed (third impurity introduction step). That is, n-type impurity ions are selectively implanted toward the surface of the semiconductor substrate 1 using the resist film 104 as a mask. In the resist film 104, openings 104a, 104b, 104, 104d, and 104e are formed. The opening 104a exposes the source region 23 in the nonvolatile memory cell region 20R, and the opening 104b similarly exposes a partial region inside the drain region 28 in the nonvolatile memory cell region 20R. The openings 104c and 104d expose portions of the inner regions of the low-concentration layers 46 and 47 (corresponding regions corresponding to the source / drain regions 41 and 42) in the DDD-MOS transistor region 40R, respectively. The opening 104e exposes the LDD-MOS transistor region 50R and the electrostatic breakdown countermeasure transistor region 10R. Therefore, by implanting n-type impurity ions using the resist film 104 as a mask, contact regions 37 and 38 of the nonvolatile memory cell 20 are formed, source / drain regions 41 and 42 of the DDD transistor 40 are formed, and LDD− Source / drain regions 51 and 52 of the MOS transistor 50 are formed, and contact regions 18 and 19 of the ESD protection transistor 10 are formed. For example, As + ions or P + ions are used as the n-type impurity ions, and the dose amount is larger than that in the ion implantation for the tunnel diffusion layer 24 (FIG. 3B), for example, 1 × 10 15 −1 × 10 16 / cm 2 (third concentration). Alternatively, the implantation energy is smaller than that for the tunnel diffusion layer 24 (FIG. 3B) and DDD implantation (FIG. 3G) and larger than that for LDD implantation (FIG. 3H), for example, 40 keV to 70 keV. It is said.

この後は、レジスト膜104を剥離し、全面を覆う保護膜(図示せず)が形成される。そして、この保護膜に、コンタクト領域37,38;18,19およびソース・ドレイン領域41,42;51,52をそれぞれ露出させる複数のコンタクトホールが形成され、これらのコンタクトホールを介して各領域にそれぞれ接触する複数の電極が形成される。
以上のように、この実施形態によれば、静電破壊対策トランジスタ10のソース・ドレイン領域11,12を形成するためのイオン注入は、不揮発性メモリセル20のn型トンネル拡散層24を形成するためのイオン注入工程において同時に行われる(図3B)。これにより、イオン注入工程の数を削減することができるから、製造工程を短縮でき、生産性の向上に寄与することができる。
Thereafter, the resist film 104 is peeled off, and a protective film (not shown) covering the entire surface is formed. A plurality of contact holes are formed in the protective film to expose the contact regions 37, 38; 18, 19 and the source / drain regions 41, 42; 51, 52, respectively. A plurality of electrodes in contact with each other are formed.
As described above, according to this embodiment, ion implantation for forming the source / drain regions 11 and 12 of the electrostatic breakdown countermeasure transistor 10 forms the n-type tunnel diffusion layer 24 of the nonvolatile memory cell 20. Are simultaneously performed in the ion implantation step (FIG. 3B). Thereby, since the number of ion implantation processes can be reduced, a manufacturing process can be shortened and it can contribute to improvement in productivity.

以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は、さらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、DDD−MOSトランジスタ40およびLDD−MOSトランジスタ50の両方が半導体基板1上に形成される構成について説明したが、これらのうちの一方のみが半導体基板1上に形成される構成に対してもこの発明を適用することができる。また、前述の実施形態で示したドーズ量等の数値は一例であり、必要とされる仕様に応じて別の値が適用されてもよい。   As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form. For example, in the above-described embodiment, the configuration in which both the DDD-MOS transistor 40 and the LDD-MOS transistor 50 are formed on the semiconductor substrate 1 has been described, but only one of them is formed on the semiconductor substrate 1. The present invention can also be applied to such configurations. Moreover, the numerical values such as the dose amount shown in the above-described embodiment are examples, and other values may be applied according to the required specifications.

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。   In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.

この発明の一実施形態に係る半導体装置であるEEPROMの構成を説明するための図解的な平面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic plan view for explaining a configuration of an EEPROM which is a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 不揮発性メモリセル、高耐圧MOSトランジスタ、通常耐圧MOSトランジスタ、および静電破壊対策トランジスタの構成を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the structure of a non-volatile memory cell, a high voltage | pressure-resistant MOS transistor, a normal voltage | pressure-resistant MOS transistor, and an electrostatic breakdown countermeasure transistor. EEPROMの製造工程の要部を説明するための断面図であり、素子分離工程を示す。It is sectional drawing for demonstrating the principal part of the manufacturing process of EEPROM, and shows an element isolation process. EEPROMの製造工程の要部を説明するための断面図であり、トンネルイオン注入工程を示す。It is sectional drawing for demonstrating the principal part of the manufacturing process of EEPROM, and shows a tunnel ion implantation process. EEPROMの製造工程の要部を説明するための断面図であり、トンネルウィンドウ形成工程を示す。It is sectional drawing for demonstrating the principal part of the manufacturing process of EEPROM, and shows a tunnel window formation process. EEPROMの製造工程の要部を説明するための断面図であり、ゲート形成工程を示す。It is sectional drawing for demonstrating the principal part of the manufacturing process of EEPROM, and shows a gate formation process. EEPROMの製造工程の要部を説明するための断面図であり、絶縁膜形成工程を示す。It is sectional drawing for demonstrating the principal part of the manufacturing process of EEPROM, and shows an insulating film formation process. EEPROMの製造工程の要部を説明するための断面図であり、コントロールゲート形成工程を示す。It is sectional drawing for demonstrating the principal part of the manufacturing process of EEPROM, and shows a control gate formation process. EEPROMの製造工程の要部を説明するための断面図であり、DDD注入工程を示す。It is sectional drawing for demonstrating the principal part of the manufacturing process of EEPROM, and shows a DDD injection | pouring process. EEPROMの製造工程の要部を説明するための断面図であり、LDD注入工程を示す。It is sectional drawing for demonstrating the principal part of the manufacturing process of EEPROM, and shows a LDD injection | pouring process. EEPROMの製造工程の要部を説明するための断面図であり、サイドウォール形成工程を示す。It is sectional drawing for demonstrating the principal part of the manufacturing process of EEPROM, and shows a sidewall formation process. EEPROMの製造工程の要部を説明するための断面図であり、ソース−ドレイン注入工程を示す。It is sectional drawing for demonstrating the principal part of the manufacturing process of EEPROM, and shows a source-drain implantation process. 不揮発性メモリセル、周辺回路を構成するMOSトランジスタ、および静電破壊対策トランジスタの構成例を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the structural example of a non-volatile memory cell, the MOS transistor which comprises a peripheral circuit, and an electrostatic breakdown countermeasure transistor.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体基板
2 メモリセル領域
3〜6 周辺回路領域
7 入出力領域
9 入出力パッド
10 静電破壊対策トランジスタ
10R 静電破壊対策トランジスタ用領域
11 n型ソース領域
12 n型ドレイン領域
13 チャネル領域
14 ゲート
15 サイドウォール
17 フィールド酸化膜
18,19 コンタクト領域
20 不揮発性メモリセル
20R 不揮発性メモリセル用領域
21 メモリセルトランジスタ
22 選択トランジスタ
23 n型ソース領域
24 n型トンネル拡散層
25 チャネル領域
26 フローティングゲート
27 コントロールゲート
28 n型ドレイン領域
29 ゲート
31 ゲート絶縁膜
32 絶縁膜
34 サイドウォール
35 トンネルウィンドウ
36 サイドウォール
37,38 コンタクト領域
40 DDD−MOSトランジスタ
40R DDD−MOSトランジスタ用領域
41 n型ソース領域
42 n型ドレイン領域
43 チャネル領域
44 ゲート
45 サイドウォール
46,47 n型低濃度層
50 LDD−MOSトランジスタ
50R LDD−MOSトランジスタ用領域
51 n型ソース領域
52 n型ドレイン領域
53 チャネル領域
54 ゲート
55 サイドウォール
56,57 n型低濃度層
101〜104 レジスト膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2 Memory cell area 3-6 Peripheral circuit area 7 Input / output area 9 Input / output pad 10 Electrostatic breakdown countermeasure transistor 10R Electrostatic breakdown countermeasure transistor area 11 n-type source area 12 n-type drain area 13 channel area 14 gate 15 Sidewall 17 Field oxide film 18, 19 Contact region 20 Non-volatile memory cell 20R Non-volatile memory cell region 21 Memory cell transistor 22 Select transistor 23 n-type source region 24 n-type tunnel diffusion layer 25 channel region 26 floating gate 27 control Gate 28 n-type drain region 29 Gate 31 Gate insulating film 32 Insulating film 34 Side wall 35 Tunnel window 36 Side wall 37, 38 Contact region 40 DDD-MOS transistor Star 40R DDD-MOS transistor region 41 n-type source region 42 n-type drain region 43 channel region 44 gate 45 sidewall 46, 47 n-type low concentration layer 50 LDD-MOS transistor 50R LDD-MOS transistor region 51 n-type source Region 52 n-type drain region 53 channel region 54 gate 55 sidewall 56, 57 n-type low concentration layer 101-104 resist film

Claims (5)

トンネル拡散層を有する不揮発性メモリセルと、ドレイン領域のチャネル部側に前記ドレイン領域よりも低不純物濃度の低濃度層を有するMOSトランジスタと、静電破壊対策トランジスタとを、共通の半導体基板上に備える半導体装置の製造方法であって、
前記MOSトランジスタ用の領域は、前記半導体基板の平面視において、前記不揮発性メモリセル用の領域と前記静電破壊対策トランジスタ用の領域との間に配置された部分を有しており、
前記半導体基板において前記不揮発性メモリセル用の領域および前記静電破壊対策トランジスタ用の領域に第1濃度で不純物を選択的に導入することによって、前記不揮発性メモリセル用の領域に前記トンネル拡散層を形成し、同時に前記静電破壊対策トランジスタのソース領域およびドレイン領域を形成する第1不純物導入工程と、
前記半導体基板において前記MOSトランジスタ用の領域に、前記第1濃度よりも低い第2濃度で不純物を選択的に導入することによって、前記低濃度層を形成する第2不純物導入工程と、
前記MOSトランジスタ用の領域に前記第2濃度よりも高い第3濃度で不純物を選択的に導入することによって、前記MOSトランジスタのソース領域およびドレイン領域を形成する第3不純物導入工程とを含む、半導体装置の製造方法。
A non-volatile memory cell having a tunnel diffusion layer, a MOS transistor having a low concentration layer having a lower impurity concentration than the drain region on the channel portion side of the drain region, and an electrostatic breakdown countermeasure transistor are provided on a common semiconductor substrate. A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
The region for the MOS transistor has a portion arranged between the region for the non-volatile memory cell and the region for the electrostatic breakdown countermeasure transistor in a plan view of the semiconductor substrate,
In the semiconductor substrate, the tunnel diffusion layer is introduced into the non-volatile memory cell region by selectively introducing an impurity at a first concentration into the non-volatile memory cell region and the anti-electrostatic breakdown transistor region. Forming a source region and a drain region of the ESD protection transistor at the same time,
A second impurity introduction step of forming the low concentration layer by selectively introducing an impurity at a second concentration lower than the first concentration into the region for the MOS transistor in the semiconductor substrate;
A third impurity introduction step of forming a source region and a drain region of the MOS transistor by selectively introducing an impurity at a third concentration higher than the second concentration into the region for the MOS transistor. Device manufacturing method.
前記第3不純物導入工程が、前記MOSトランジスタ用の領域および前記静電破壊対策トランジスタ用の領域に、前記第3濃度で不純物を選択的に導入することによって、前記MOSトランジスタのソース領域およびドレイン領域を形成し、同時に前記静電破壊対策トランジスタのソース領域およびドレイン領域内に、これらのソース領域およびドレイン領域よりも高不純物濃度の高濃度層をそれぞれ形成する工程である、請求項1記載の半導体装置の製造方法。   The third impurity introduction step selectively introduces impurities at the third concentration into the region for the MOS transistor and the region for the electrostatic breakdown countermeasure transistor, so that the source region and the drain region of the MOS transistor The semiconductor according to claim 1, wherein a high concentration layer having a higher impurity concentration than the source region and the drain region is formed in the source region and the drain region of the ESD protection transistor at the same time. Device manufacturing method. 前記不揮発性メモリセル用の領域に前記トンネル拡散層に対向するフローティングゲートを形成するとともに、前記MOSトランジスタ用の領域および前記静電破壊対策トランジスタ用の領域にそれぞれゲートを形成するゲート形成工程と、
前記ゲートの側壁に絶縁物からなるサイドウォールを形成するサイドウォール形成工程とをさらに含み、
前記第1不純物導入工程が、前記ゲート形成工程よりも前に行われ、
前記第2不純物導入工程が、前記ゲート形成工程の後、前記サイドウォール形成工程よりも前に行われ、
前記第3不純物導入工程が、前記サイドウォール形成工程よりも後に行われる、請求項1または2記載の半導体装置の製造方法。
Forming a floating gate facing the tunnel diffusion layer in the non-volatile memory cell region, and forming a gate in each of the MOS transistor region and the ESD protection transistor region; and
A sidewall forming step of forming a sidewall made of an insulator on the side wall of the gate,
The first impurity introduction step is performed before the gate formation step;
The second impurity introduction step is performed after the gate formation step and before the sidewall formation step;
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the third impurity introduction step is performed after the sidewall formation step.
前記第3不純物導入工程が、前記サイドウォールに対して自己整合的に不純物を前記半導体基板に導入する工程を含む、請求項3記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the third impurity introducing step includes a step of introducing impurities into the semiconductor substrate in a self-aligned manner with respect to the sidewall. 前記第2不純物導入工程が、前記MOSトランジスタのソース領域およびドレイン領域よりも深い領域まで広がる低濃度層を形成する工程を含み、
前記第3不純物導入工程が、前記低濃度層内に前記ソース領域およびドレイン領域を形成する工程を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
The second impurity introduction step includes a step of forming a low concentration layer extending to a region deeper than a source region and a drain region of the MOS transistor;
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the third impurity introduction step includes a step of forming the source region and the drain region in the low concentration layer.
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