JPS6256671B2 - - Google Patents
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- JPS6256671B2 JPS6256671B2 JP53011162A JP1116278A JPS6256671B2 JP S6256671 B2 JPS6256671 B2 JP S6256671B2 JP 53011162 A JP53011162 A JP 53011162A JP 1116278 A JP1116278 A JP 1116278A JP S6256671 B2 JPS6256671 B2 JP S6256671B2
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- polycrystalline silicon
- insulating film
- silicon layer
- layer
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
- H10D30/68—Floating-gate IGFETs
- H10D30/681—Floating-gate IGFETs having only two programming levels
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体装置の製造方法にかかり、特に
MOS型半導体装置の製造方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and particularly to a method for manufacturing a semiconductor device.
The present invention relates to a method for manufacturing a MOS type semiconductor device.
MOS型半導体集積回路において集積度の向上
あるいは書換え可能な読出し専用メモリーの目的
で2層多結晶シリコン構造集積回路が製造されて
いる。この場合2つの多結晶シリコン間の絶縁膜
あるいは前記多結晶シリコンとその上に形成され
る金属、又は多結晶シリコンとその下に形成され
ている基板との絶縁耐圧は製造歩留りにおいても
装置の信頼性の観点からも重要である。通常この
絶縁耐圧は数十ボルト以上、特殊な場合は百数十
ボルトが必要である。他方この絶縁膜厚は約1000
Å〜1μm程度であるが他の特性上の制約から薄
い絶縁膜しか許されない場合がある。本発明はこ
の点に関するものである。 Two-layer polycrystalline silicon structure integrated circuits are manufactured for the purpose of improving the degree of integration in MOS type semiconductor integrated circuits or for the purpose of providing rewritable read-only memories. In this case, the withstand voltage between the insulating film between two polycrystalline silicon layers, the polycrystalline silicon and the metal formed thereon, or the polycrystalline silicon and the substrate formed below it is important in terms of manufacturing yield and equipment reliability. It is also important from a gender perspective. Normally, this dielectric strength voltage is several tens of volts or more, and in special cases it is required to be more than 100 or more volts. On the other hand, the thickness of this insulating film is approximately 1000
Although the thickness is about Å to 1 μm, there are cases where only a thin insulating film is allowed due to other property constraints. The present invention relates to this point.
従来の製造方法では第1層目多結晶シリコン層
に不純物としてリンをドーピングし、その多結晶
シリコン上に絶縁膜が熱酸化により形成されるが
多結晶シリコンにリンが拡散されているためこの
絶縁膜厚は厚くなり過ぎこの絶縁膜はエツチング
除去された後あらためて目的の絶縁膜を形成しな
ければならない。しかし絶縁膜を一度第1多結晶
シリコン表面が露出する迄除去した後に熱酸化で
形成した絶縁膜は耐圧が低く且つ、除去に際して
第1層多結晶シリコンの結晶粒界を透して第1層
多結晶シリコン直下のゲート絶縁膜をも侵し第1
層多結晶と基板間の耐圧をも低下させてしまう。 In the conventional manufacturing method, the first polycrystalline silicon layer is doped with phosphorus as an impurity, and an insulating film is formed on the polycrystalline silicon by thermal oxidation. The film thickness becomes too thick, and after this insulating film is removed by etching, a desired insulating film must be formed again. However, an insulating film formed by thermal oxidation after removing the insulating film until the surface of the first polycrystalline silicon is exposed has a low withstand voltage. It also invades the gate insulating film directly under the polycrystalline silicon.
This also lowers the breakdown voltage between the polycrystalline layer and the substrate.
本発明の目的は、かかる従来技術の欠点を除去
した有効な半導体装置の製造方法を提供すること
である。 An object of the present invention is to provide an effective method for manufacturing a semiconductor device that eliminates the drawbacks of the prior art.
本発明の特徴は、半導体基板の一主面側に不純
物たとえばリンが導入された第1の多結晶シリコ
ン層が設けられ、この第1の多結晶シリコン層上
に第1の絶縁膜を形成し、第1の絶縁膜の所定領
域をエツチングし、この領域上に絶縁膜を介して
第2の多結晶シリコン層を形成する半導体装置の
製造方法において、第1の絶縁膜は第1の多結晶
シリコン層が露出するまでエツチングしないです
なわち薄く第1の絶縁膜を残したままこの上に第
2の多結晶シリコン層を形成するか、又はこの残
余した第1の絶縁膜上に新たに絶縁膜を成長させ
第2の絶縁膜としてこの上に第2の多結晶シリコ
ン層を形成したことである。 The present invention is characterized in that a first polycrystalline silicon layer into which an impurity such as phosphorus is introduced is provided on one main surface side of a semiconductor substrate, and a first insulating film is formed on this first polycrystalline silicon layer. , a method for manufacturing a semiconductor device in which a predetermined region of a first insulating film is etched and a second polycrystalline silicon layer is formed on this region with an insulating film interposed therebetween, in which the first insulating film is etched using a first polycrystalline silicon layer. Either a second polycrystalline silicon layer is formed on the first insulating film without etching until the silicon layer is exposed, that is, a thin first insulating film is left, or a new insulating film is formed on the remaining first insulating film. , and a second polycrystalline silicon layer was formed thereon as a second insulating film.
次に図面にもとずいて本発明の一実施例として
Nチヤンネル2層多結晶シリコンゲートMOSを
例に製造方法を説明する。 Next, a manufacturing method will be explained based on the drawings, taking an N-channel two-layer polycrystalline silicon gate MOS as an example of an embodiment of the present invention.
通常のNチヤンネルシリコンゲートMOS集積
回路と同様に必要な濃度のP型シリコン基体1上
に薄い二酸化シリコン膜2を形成し、その上に窒
化シリコン膜3を形成し活性化領域以外の部分の
窒化シリコン膜3、二酸化シリコン膜2を通常の
写真蝕刻工程で除去した後フイールド酸化膜4を
熱酸化により形成する(第1図)。次に第1図
2,3に示す二酸化シリコン膜と窒化シリコン膜
を除去した後ゲート酸化膜5を形成し、その上に
第1の多結晶シリコン層6を形成し、この多結晶
シリコン層の不要部分を写真蝕刻で除去する(第
2図)。この後、この第1の多結晶シリコン層6
に熱拡散又はイオン注入法等で不純物としてリン
をドーピングし、この多結晶シリコン上に絶縁膜
を形成する。この絶縁膜は通常熱酸化で形成され
るが、リンが拡散された多結晶シリコン層上の熱
酸化膜は成長速度が速いのでその厚さを制御しに
くい。したがつて、たとえば他のトランジスタの
ゲート用として形成する第2の多結晶シリコン層
を絶縁膜を介して第1の多結晶シリコン層上に設
ける場合は、少くともこの両層の重なる部分の絶
縁膜は一且エツチングで除去して、両層間の絶縁
耐圧、その他の設計上の制約を考慮した厚さを有
する新たな絶縁膜を形成しなければならない。 As with a normal N-channel silicon gate MOS integrated circuit, a thin silicon dioxide film 2 is formed on a P-type silicon substrate 1 with the required concentration, and a silicon nitride film 3 is formed on top of it to nitride the parts other than the active region. After removing the silicon film 3 and the silicon dioxide film 2 by a normal photolithography process, a field oxide film 4 is formed by thermal oxidation (FIG. 1). Next, after removing the silicon dioxide film and the silicon nitride film shown in FIG. Remove unnecessary parts using photoetching (Figure 2). After this, this first polycrystalline silicon layer 6
Then, phosphorus is doped as an impurity by thermal diffusion or ion implantation, and an insulating film is formed on this polycrystalline silicon. This insulating film is usually formed by thermal oxidation, but the growth rate of the thermal oxide film on the polycrystalline silicon layer in which phosphorus is diffused is fast, making it difficult to control its thickness. Therefore, for example, when a second polycrystalline silicon layer to be formed for the gate of another transistor is provided on the first polycrystalline silicon layer with an insulating film interposed therebetween, at least the insulation of the overlapping portion of both layers is The film must be removed by a single etching process, and a new insulating film must be formed with a thickness that takes into account the dielectric strength between both layers and other design constraints.
従来技術においては、この領域の絶縁膜を全て
除去し、すなわち第1の多結晶シリコン層の表面
が露出するまでエツチングしていた。しかしなが
らこのエツチングで第1層多結晶シリコン面が露
出する迄エツチングすると、引続く熱酸化で第1
層多結晶シリコン上に形成した絶縁膜は多結晶シ
リコン面が露出する迄エツチングしないで形成し
た場合の絶縁膜に比べて耐圧は低下する。又多結
晶シリコン面が露出する迄エツチングすると、一
般に多結晶シリコンは結晶粒界にそつてエツチン
グ液が浸み込み第1層多結晶シリコン直下のゲー
ト酸化膜5が侵されゲート絶縁耐圧が低下する。
本発明ではこれらの欠点を避けるため第1の多結
晶シリコン層上に形成された絶縁膜を多結晶シリ
コン面が露出する迄はエツチング除去しない。こ
の絶縁膜の成分は膜の上方は下方に比べてリン濃
度が高いことが一般的であるので通常用いられる
弗酸、弗化アンモニア系のエツチング液でエツチ
ング速度に差が出るので前記絶縁膜上に一部の絶
縁膜を残すことは容易である。尚前記多結晶シリ
コンへのリンのドーピングに際して多結晶シリコ
ン成長時にドープする所謂ドープド多結晶シリコ
ンの場合も同様である。引続き第2の多結晶シリ
コン層8とN+拡散領域の接続に必要な部分のN+
拡散層上の絶縁膜を写真蝕刻除去後第2層多結晶
シリコン8を形成し、必要な形状に写真蝕刻を行
なう(第3図)。従つて第3図に示す絶縁膜7は
第1の多結晶シリコン層6上に始めて付着した絶
縁膜の少なくても一部が除去されることなく形成
された膜である。あるいは始めに付着した絶縁膜
の残つた薄い膜上に新たに絶縁膜を成長させたも
のでもよい。又、第3図では絶縁膜7は全て同じ
厚さであるがこのような第2の絶縁膜は少くとも
両多結晶シリコン層間と存在すればよい。引続き
第2の多結晶シリコン層8をマスクに絶縁膜7及
び第1の多結晶シリコン層6をエツチング除去し
ゲート酸化膜5をエツチング除去した後第2の多
結晶シリコン層8及びソース、ドレイン拡散層形
成のためのリン拡散を行ない、これらの上に絶縁
膜9を形成する(第4図)。ここでは第2の多結
晶シリコン層8をマスクに絶縁膜及び第1の多結
晶シリコン層6をエツチングしているが、第1の
多結晶シリコン層6は第2図の時点で既に写真蝕
刻されてしまう場合もある。 In the prior art, the insulating film in this region was completely removed, that is, etched until the surface of the first polycrystalline silicon layer was exposed. However, if this etching is carried out until the first layer polycrystalline silicon surface is exposed, subsequent thermal oxidation will cause the first layer to become exposed.
An insulating film formed on a polycrystalline silicon layer has a lower breakdown voltage than an insulating film formed without etching until the polycrystalline silicon surface is exposed. Furthermore, if etching is performed until the polycrystalline silicon surface is exposed, the etching solution will generally penetrate along the grain boundaries of the polycrystalline silicon, corroding the gate oxide film 5 directly under the first layer of polycrystalline silicon, and lowering the gate dielectric breakdown voltage. .
In the present invention, in order to avoid these drawbacks, the insulating film formed on the first polycrystalline silicon layer is not removed by etching until the polycrystalline silicon surface is exposed. The components of this insulating film generally have a higher concentration of phosphorus in the upper part of the film than in the lower part, so there is a difference in etching speed with commonly used etching solutions such as hydrofluoric acid and ammonium fluoride. It is easy to leave some of the insulating film behind. The same applies to the case of so-called doped polycrystalline silicon which is doped during the growth of polycrystalline silicon when doping the polycrystalline silicon with phosphorus. Next, N + in the portion necessary for connecting the second polycrystalline silicon layer 8 and the N + diffusion region.
After removing the insulating film on the diffusion layer by photolithography, a second layer of polycrystalline silicon 8 is formed, and photolithography is carried out into a required shape (FIG. 3). Therefore, the insulating film 7 shown in FIG. 3 is a film that is formed on the first polycrystalline silicon layer 6 without removing at least a portion of the insulating film. Alternatively, a new insulating film may be grown on the remaining thin film of the initially deposited insulating film. Further, in FIG. 3, all the insulating films 7 have the same thickness, but it is sufficient that such a second insulating film exists at least between both polycrystalline silicon layers. Subsequently, using the second polycrystalline silicon layer 8 as a mask, the insulating film 7 and the first polycrystalline silicon layer 6 are etched away, and after the gate oxide film 5 is etched and removed, the second polycrystalline silicon layer 8 and the source and drain diffusion layers are removed. Phosphorus is diffused to form layers, and an insulating film 9 is formed thereon (FIG. 4). Here, the insulating film and the first polycrystalline silicon layer 6 are etched using the second polycrystalline silicon layer 8 as a mask, but the first polycrystalline silicon layer 6 has already been photo-etched at the time of FIG. In some cases, this may result in
さらに拡散層、第1多結晶シリコン層あるいは
第2多結晶シリコン層と接続する穴を写真蝕刻で
開けた後アルミニウム配線10を通常の方法で形
成して出来上る(第5図)。 Further, holes for connection to the diffusion layer, the first polycrystalline silicon layer, or the second polycrystalline silicon layer are made by photolithography, and then aluminum wiring 10 is formed by a conventional method (FIG. 5).
尚前記工程の途中では述べなかつたが必要に応
じて第1層多結晶シリコンゲート直下あるいは第
2層多結晶シリコンゲート直下にイオン注入工程
を用いることもある。 Although not mentioned in the middle of the process, an ion implantation process may be used directly under the first layer polycrystalline silicon gate or directly under the second layer polycrystalline silicon gate as necessary.
第1図乃至第5図は本発明の半導体装置の製造
方法の一実施例を工程順に示した断面図である。
尚、図において、1……P型シリコン基体、2
……二酸化シリコン膜、3……窒化シリコン膜、
4……フイールド二酸化シリコン膜、5……ゲー
ト二酸化シリコン膜、6……第1の多結晶シリコ
ン層、7……絶縁膜、8……第2は多結晶シリコ
ン層、9……絶縁膜、10……アルミニウム配
線、11……リン拡散層、である。
1 to 5 are cross-sectional views showing an embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention in the order of steps. In the figure, 1...P-type silicon substrate, 2
...Silicon dioxide film, 3...Silicon nitride film,
4... Field silicon dioxide film, 5... Gate silicon dioxide film, 6... First polycrystalline silicon layer, 7... Insulating film, 8... Second polycrystalline silicon layer, 9... Insulating film, 10... Aluminum wiring, 11... Phosphorus diffusion layer.
Claims (1)
成する工程と、該第1の多結晶シリコン層に不純
物を導入する工程と、しかる後熱酸化処理を行な
い前記第1の多結晶シリコン層の表面全面に熱酸
化膜を形成する工程と、前記第1の多結晶シリコ
ン層の表面上で少なくともその上に導電層が形成
される部分の全面には前記熱酸化膜が残余するご
とく前記熱酸化膜を途中までエツチングする工程
と、前記残余した熱酸化膜上、もしくは前記残余
した熱酸化膜上に新たに成長した絶縁膜上に前記
導電層を形成する工程とを含むことを特徴とする
半導体装置の製造方法。1. A step of forming a first polycrystalline silicon layer on a semiconductor substrate, a step of introducing an impurity into the first polycrystalline silicon layer, and then performing a thermal oxidation treatment to form a first polycrystalline silicon layer. a step of forming a thermal oxide film on the entire surface of the first polycrystalline silicon layer; A semiconductor characterized by comprising a step of etching the film halfway, and a step of forming the conductive layer on the remaining thermal oxide film or on an insulating film newly grown on the remaining thermal oxide film. Method of manufacturing the device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1116278A JPS54104292A (en) | 1978-02-02 | 1978-02-02 | Manufacture of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1116278A JPS54104292A (en) | 1978-02-02 | 1978-02-02 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54104292A JPS54104292A (en) | 1979-08-16 |
| JPS6256671B2 true JPS6256671B2 (en) | 1987-11-26 |
Family
ID=11770333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1116278A Granted JPS54104292A (en) | 1978-02-02 | 1978-02-02 | Manufacture of semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS54104292A (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5247675B2 (en) * | 1972-05-18 | 1977-12-03 | ||
| JPS5244184A (en) * | 1975-10-06 | 1977-04-06 | Hitachi Ltd | Mis type semicnductor memory device and process for production of same |
-
1978
- 1978-02-02 JP JP1116278A patent/JPS54104292A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54104292A (en) | 1979-08-16 |
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