JPH02296366A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特にゲート電極
の高集積化を行った半導体装置の製造方法に関する。

〈従来の技術〉 半導体装置を高集積化するため、１層のゲート電極の微
細化のみでは限界があり、２層のゲート電極構造が使わ
れてきている。このような半導体装置では、第２図（ａ
）に示すように、Ｓｉ基板１ａの上に１層目ゲート電極
３ａと２層目ゲート電極４ａが設けられており、高集積
化のために１層目ゲート電極３ａ上に２層目ゲート電極
４ａの一部が重なるように２層目ゲート電極４ａが形成
される。そして、ゲート電極３ａと４ａの周囲にはＳｉ
Ｏ□膜２ａが形成されている。なお、第２図（ｂ）は上
記したゲート電極３ａと４８とが重なることを避けるた
めに、ゲート電極３ａと４ａ間の合わせ余裕をとった場
合を示す。

〈発明が解決しようとする課題〉 第２図で説明した半導体装置には以下に述べる問題があ
る。即ち、第２図（ａ）に示した半導体装置は、２層目
ゲート電極の一部が１層目ゲート電極に重なって基板の
表面の凹凸が激しいから、このような表面を加工するの
は困難であり、また、ゲート電極形成後・にゲート電極
の上からイオン注入を行う半導体装置においてはこのイ
オン注入が困難となる。また、第２図ｔｂ＞に示した半
導体装置では、基板の表面を平坦にすることができるが
、ゲート電極の高集積化はできない。

本発明は上記事情に鑑みて創案されたものであって、２
層目ゲート電極を自己整合技術を使って形成することに
よって、デー１〜電極が極度に集積化されているにもか
かわらずより平坦化された構造を持ち、またゲート電極
形成後にゲート電極上よりイオン注入によってデータを
記憶させることが可能な半導体装置の製造方法を提供す
ることを目的としている。

〈課題を解決するための手段〉 上記問題を解決するたに本発明の半導体装置の製造方法
は、半導体基板の表面に形成した１層目ゲート電極の側
面に絶縁層を形成後、半導体基板の表面、絶縁層の表面
および１層目ゲート電極の上面に２層目ゲート電極用材
料を形成し、次にこの材料を１層目ゲート電極のほぼ上
面までエツチングしてから、絶縁層を除去して１層目ゲ
ート電極上極２層目ゲート電極を形成する。

〈作用〉 半導体基板の表面とこの表面に形成した１層目ゲート電
極の表面とに絶縁層を形成後、この絶縁層に異方性のエ
ツチングを施して１層目ゲート電極の側面上にのみ絶縁
層を残し、この残した絶縁層の表面と、１層目ゲート電
極の上面と、半導体基板の表面とに２Ｎ目ゲート電極用
材料を堆積し、次いでこの材料を１層目ゲート電極のほ
ぼ」二面までエツチング後、前記の残した絶縁層を除去
して１層目ゲート電極間に２層目ゲート電極を形成する
。従って、１層目と２層目のゲート電極が重なることが
ないので、半導体基板の上面に凹凸が無く平坦な構造に
なり、ゲート電極上よりのイオン注入が容易に行えよう
になる。

〈実施例〉 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第
１図は本実施例を説明するための図面であって、第１図
（ａ）は半導体装置の斜視図、第１図（ｂ）〜（ｉ）は
半導体装置の各製造段階における断面説明図であって、
第１図（ａ）のＡ−Ａ線矢示断面図に相当する図である
。

第１図（ａ）に示すように、Ｓ　ｉ　４５板１−．１−
に、高温酸素雰囲気中でＳｉＯ□膜２を約３００人の厚
みに形成したのち、フォトリソグラフィによって直線状
のパターン２０を形成してから、このパターン２０をマ
スクとしたイオン１主人によってＭＯＳ　）ランジスタ
のソース、ドレイン領域３をＳｉ基板１の表面に形成す
る。

次いで、パターン２０とＳｉＯ□膜２とを除去して後、
高温酸素雰囲気中で、第１図（ｂ）に示すように、厚み
が１００〜３００人のＳ＋Ｏｚ膜のゲート薄膜４を形成
する。そして、このデー１〜薄膜４上に、フ第１−ＩＪ
ソグラフィおよびエツチングによって、１層目ゲート電
極５をパターニングする。

この後、第１図（Ｃ）に示すように、Ｓｉ基板ｌの表面
と、デー１−電極５の表面とに化学的気相成長法によっ
てＳｊＯ□膜６を２０００〜６０００人の厚みに形成し
てから、第１図（ｄ）に示すように、異方性エツチング
によって、５ｉ０２膜６を、その膜厚程度工・ンチング
し、ゲート電極５の側面にのみＳｉＯ□膜６を残ず。

次に、露出しているゲート薄膜４を除去し、除去した部
分に、第１図＜８）に示すように、厚みが１００〜３０
０人の５ｉＯｚ膜のゲート薄膜７を形成する。

更に、第１図（ｆ）に示すように、ゲート薄膜７　、Ｓ
ｔＯ□膜６およびゲート電極５のそれぞれの表面に２層
目ゲート電極用ゲー１へ電極材８を堆積し、このゲート
電極材Ｂ上にフォトレジスト等の低粘度材９を塗布する
。

この後、第１図（局に示すように、異方性エツチングに
よって低粘度材９とゲート電極材８を１層目ゲート電極
５の上面までエツチングする。次に、第１図（ｈ）に示
すように、１層目ゲート電極５と２層目ゲート電極材８
との間の５ｉＯｚ膜６をウェットエツチングによって除
去して、１層目ゲート電極５間に２層目ゲーＩ・電極８
ａを形成してから、これらゲート電極５と８ａ間に、チ
ャンネルストッパーとして不純物１０（例えばボロン）
をイオン注入する。

次いで、高温酸素雰囲気中での酸化による５ｉＯｚ膜の
形成、または化学的気相成長法で基板表面にＮＳＧ　、
　ＰＳＧ　、、ＢＰＳＧ等の絶縁膜１１を形成する。最
後に、図示しない電極取り出し口と電極配線パタニング
を行うことで所望の半導体装置を得ることができる。

〈発明の効果〉 以」二説明したように、本発明の半導体装置の製造方法
は、半導体基板の表面に形成した１層目ゲー１へ電極の
側面に絶縁層を形成後、半導体基板の表面、絶縁層の表
面および１層目ゲート電極の上面に２層目ゲート電極用
材料を形成し、次にこの材料を１層目ゲート電極のほぼ
上面までエツチングしてから、絶縁層を除去して１層ｌ
」ゲート電極間に２層目ゲーＩ・電極を形成する。

従って、本発明によれば、２層目ゲート電極を自己整合
技術を使って１層目ゲート電極間に形成することによっ
て、ゲート電極が極度に集積化されているにもかかわら
ずより平坦化された構造を持っているので表面の加工が
容易であり、また、ゲート電極形成後にゲート電極上よ
りイオン注入を行ってデータを記憶させることが可能な
半導体装置を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例を説明するための図面であって、第１
図（ａ）ば半導体装置の斜視図であって不純物注入のた
めにパターンを形成した状態を示す。 第１図（ｂ）〜（ｉ）は半導体装置の各製造段階におけ
る断面説明図であって、この断面は第１図（ａ）のＡＡ
線矢示断面に相当する。第１図（ｂ）は１層目ゲート電
極を形成した状態、第１図（Ｃ）は基板と１層目ゲート
電極上に絶縁層を形成した状態、第１図（ｄ）は絶縁層
をエッチハックした状態、第１図（ｅ）は基板表面に絶
縁層を形成した状態、第１図（ｆ）は２層目ゲート電極
材を堆積した状態、第１図（ｇ）は２層目ゲーＩ・電極
材をエツチングした状態、第１図（ｈ）は１層目ゲート
電極と２層目ゲート電極とを形成した状態、第１図（ト
）は基板の表面に絶縁膜を形成した状態を示す。 第２図は半導体装置の従来の製造方法を説明するための
半導体装置の断面説明図であって、第２図（ａ）は１層
目ゲート電極と２層目ゲート電極の一部が重なっている
場合、第２図（ｂ）は１層目ゲート電極と２層目ゲート
電極とを重ねない場合を示ず。 １　・・・Ｓｉ基板、５　・・・１層目ゲーＩ・電極、
６　・・・ＳｊＯ□膜、８　・・・２層目ゲート電極材
和１．８ａ・・・２層目ゲート電極。 特許出願人　　シャープ株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板の表面に形成した１層目ゲート電極の
   側面に絶縁層を形成後、半導体基板の表面、絶縁層の表
   面および１層目ゲート電極の上面に２層目ゲート電極用
   材料を形成し、次にこの材料を１層目ゲート電極のほぼ
   上面までエッチングしてから、絶縁層を除去して１層目
   ゲート電極間に２層目ゲート電極を形成することを特徴
   とする半導体装置の製造方法。