JPH0417373A - 不揮発性半導体記憶装置の製造方法 - Google Patents
不揮発性半導体記憶装置の製造方法Info
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- JPH0417373A JPH0417373A JP2119950A JP11995090A JPH0417373A JP H0417373 A JPH0417373 A JP H0417373A JP 2119950 A JP2119950 A JP 2119950A JP 11995090 A JP11995090 A JP 11995090A JP H0417373 A JPH0417373 A JP H0417373A
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- Semiconductor Memories (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は、不揮発性半導体記憶装置の製造方法に関する
。
。
(従来の技術)
不揮発性半導体記憶装置において、記憶した情報、すな
わち、書き込んだ電荷の保持特性は、信頼性を評価する
上で重要な問題である。この電荷保持特性は、主に2つ
の要因に依存する。1つは、浮遊ゲートを覆う酸化膜質
であり、酸化膜質が悪ければ、電荷保持特性は劣化する
。もう1つは、Na、に、Li等の可動イオンである。
わち、書き込んだ電荷の保持特性は、信頼性を評価する
上で重要な問題である。この電荷保持特性は、主に2つ
の要因に依存する。1つは、浮遊ゲートを覆う酸化膜質
であり、酸化膜質が悪ければ、電荷保持特性は劣化する
。もう1つは、Na、に、Li等の可動イオンである。
外部からの可動イオンの侵入は層間絶縁膜およびパッシ
ベーション膜にそれぞれBPSG膜、PSG膜を使用す
ることにより防ぐことができる。可動イオンはBPSG
膜、PSG膜中のPによりゲッタリングされるためであ
る。しかし、実際には、完全に可動イオンの侵入を防ぐ
ことは困難で、不揮発性半導体記憶装置の信頼性を制限
している。可動イオン侵入の主経路は配線コンタクトで
ある。
ベーション膜にそれぞれBPSG膜、PSG膜を使用す
ることにより防ぐことができる。可動イオンはBPSG
膜、PSG膜中のPによりゲッタリングされるためであ
る。しかし、実際には、完全に可動イオンの侵入を防ぐ
ことは困難で、不揮発性半導体記憶装置の信頼性を制限
している。可動イオン侵入の主経路は配線コンタクトで
ある。
微細化の進む集積回路では、コンタクトホールのアスペ
クト比は増加する一方であり、この高アスペクト比によ
りA1配線及びパッシベーション膜のステップカバレッ
ジが劣化してしまう。
クト比は増加する一方であり、この高アスペクト比によ
りA1配線及びパッシベーション膜のステップカバレッ
ジが劣化してしまう。
第3図は、従来の製造方法で得た不揮発性半導体記憶装
置であり、101は半導体基板、102は第一の絶縁1
.103は浮遊ゲート、104は第二の絶縁膜、105
は制御ゲート、106はソース領域またはドレイン領域
、107は第三の絶縁膜、108は第四の絶縁膜(BP
SG膜)、109はコンタクトホール、110は配線層
、111は燐を含んだ絶縁膜(PSG膜)である。
置であり、101は半導体基板、102は第一の絶縁1
.103は浮遊ゲート、104は第二の絶縁膜、105
は制御ゲート、106はソース領域またはドレイン領域
、107は第三の絶縁膜、108は第四の絶縁膜(BP
SG膜)、109はコンタクトホール、110は配線層
、111は燐を含んだ絶縁膜(PSG膜)である。
(発明が解決しようとする課題)
上記従来の製造方法で形成された不揮発性半導体装置で
は、コンタクト109側壁の配線層110及びパッシベ
ーション膜111はコンタクトホールの高アスペクト比
によるステップカバレッジの劣化により非常に薄くなっ
ており、ここから可動イオンが進入し、酸化膜107中
を移動し浮遊ゲート103に到達してしまい電荷保持特
性の劣化を引き起こしてしまう。
は、コンタクト109側壁の配線層110及びパッシベ
ーション膜111はコンタクトホールの高アスペクト比
によるステップカバレッジの劣化により非常に薄くなっ
ており、ここから可動イオンが進入し、酸化膜107中
を移動し浮遊ゲート103に到達してしまい電荷保持特
性の劣化を引き起こしてしまう。
本発明は上記問題を解決し、不揮発性半導体記憶装置に
おける信頼性、特に、電荷保持特性を大幅に向上するこ
との出来る不揮発性半導体記憶装置の製造方法を提供す
ることを目的とする。
おける信頼性、特に、電荷保持特性を大幅に向上するこ
との出来る不揮発性半導体記憶装置の製造方法を提供す
ることを目的とする。
[発明の構成]
(課題を解決するための手段)
本発明による不揮発性半導体記憶装置は、第1導電型の
半導体基板の表面領域に形成された第2導電型のソース
領域及びドレイン領域と、上記ソース領域と、ドレイン
領域との間のチャネル領域上に形成された第一の絶縁膜
と、上記第一の絶縁膜上に形成され電気的に浮遊状態に
された第一のゲート電極と、上記第一のゲート電極上に
形成された第二の絶縁膜と、上記第二の絶縁膜を介して
形成された制御電極となる第二のゲート電極と、上記第
二のゲート電極上を含む基板上に形成された第三の絶縁
膜及び第四の絶縁膜と、上記ソース領域およびドレイン
領域上にコンタクトホールを開孔し、上記第三及び第四
の絶縁膜上およびコンタクトホール内に第一の配線層を
形成する不揮発性半導体記憶装置において、上記第四の
絶縁膜および第一の配線層上に第五の絶縁膜を形成し、
上記第五の絶縁膜表面を平坦化し、上記第五の絶縁膜上
に燐を含む第六の絶縁膜を形成することを特徴とする。
半導体基板の表面領域に形成された第2導電型のソース
領域及びドレイン領域と、上記ソース領域と、ドレイン
領域との間のチャネル領域上に形成された第一の絶縁膜
と、上記第一の絶縁膜上に形成され電気的に浮遊状態に
された第一のゲート電極と、上記第一のゲート電極上に
形成された第二の絶縁膜と、上記第二の絶縁膜を介して
形成された制御電極となる第二のゲート電極と、上記第
二のゲート電極上を含む基板上に形成された第三の絶縁
膜及び第四の絶縁膜と、上記ソース領域およびドレイン
領域上にコンタクトホールを開孔し、上記第三及び第四
の絶縁膜上およびコンタクトホール内に第一の配線層を
形成する不揮発性半導体記憶装置において、上記第四の
絶縁膜および第一の配線層上に第五の絶縁膜を形成し、
上記第五の絶縁膜表面を平坦化し、上記第五の絶縁膜上
に燐を含む第六の絶縁膜を形成することを特徴とする。
また、本発明によるもう一つの不揮発性半導体記憶装置
は、上記不揮発性半導体記憶装置の上記第五の絶縁膜中
に燐が含まれることを特徴とする。
は、上記不揮発性半導体記憶装置の上記第五の絶縁膜中
に燐が含まれることを特徴とする。
(作用)
上記のような不揮発性半導体記憶装置の製造方法により
、コンタクトの上部は平坦化された第五の絶縁膜で塞が
れることになり、第五の絶縁膜上に形成する燐を含む絶
縁膜は均一な膜厚となり、不揮発性半導体記憶装置の外
部から侵入する可動イオンを著しく減少することができ
る。この結果、メモリセルの電荷保持特性を大幅に向上
させることができる。
、コンタクトの上部は平坦化された第五の絶縁膜で塞が
れることになり、第五の絶縁膜上に形成する燐を含む絶
縁膜は均一な膜厚となり、不揮発性半導体記憶装置の外
部から侵入する可動イオンを著しく減少することができ
る。この結果、メモリセルの電荷保持特性を大幅に向上
させることができる。
(実施例)
以下本発明の一実施例について図面を参照して説明する
。第1図は同実施例の工程を示す断面図である。まず第
1図(a)の如くP型車結晶Stの半導体基板201上
に第一の絶縁Il!202を酸化S1で20♂ンの膜厚
で形成し、その上に浮遊ゲートとなる第一のゲート電極
203をポリSiで2000人の膜厚で堆積し、その上
に第二の絶縁H2O4を酸化Siで300人の膜厚で形
成し、その上に制御電極となる第二のゲート電極205
をポリSiとシリサイドの積層膜で5000人の膜厚で
バターニング形成する。次に第1図(b)に示す如くソ
ース領域、ドレイン領域となる拡散層206を例えば砒
素あるいは燐のようなN型不純物をイオン注入すること
により、半導体基板201中に形成する。次に、ゲート
電極205の上面および側面、ゲート電極203の側面
を含む基板上を被覆する絶縁膜207を熱酸化膜で形成
し、その上に第1図(c)の如く、燐を含んだ絶縁膜(
BPSG膜)208を堆積する。次に、ソースまたはド
レイン領域206上の所定の位置にコンタクトホールと
なる孔209を選択的に形成し、その上にA1配線層2
10を形成する。次に第1図(d)の如く、このA1配
線層210上にA1配線層の融点より低温、例えば40
0℃前後でCV D (Chemical vapor
Deposition)法により酸化Si絶縁膜211
を堆積する。上記低温でのCVD法には、SiH4系プ
ラズマCVD法、TEO5系プラズマCVD法、TE0
1−03系常圧CVD法などがあるが、そのいずれを用
いてもよい。絶縁膜211の表面の平坦性が第1図(d
)の如く充分でない場合、エッチバック法により第1図
(e)の如く絶縁膜211を平坦化した後、第1図(f
)の如く燐を含んだ絶縁膜(PSG膜)212を500
0人堆積する。なお上記エッチバック法は、絶縁膜21
1の上にレジストを塗布して凹部を埋込み、酸化Siと
レジストの選択比が小さい条件で酸化Siとレジストを
エッチバックしていき、エツチング後レジストを除去す
ることにより平坦化を行う方法である。平坦化が不充分
である場合は再度例えば低温CVD法で酸化Siを堆積
させることにより、第1図(e)の如く平坦化された絶
縁膜211が得られる。
。第1図は同実施例の工程を示す断面図である。まず第
1図(a)の如くP型車結晶Stの半導体基板201上
に第一の絶縁Il!202を酸化S1で20♂ンの膜厚
で形成し、その上に浮遊ゲートとなる第一のゲート電極
203をポリSiで2000人の膜厚で堆積し、その上
に第二の絶縁H2O4を酸化Siで300人の膜厚で形
成し、その上に制御電極となる第二のゲート電極205
をポリSiとシリサイドの積層膜で5000人の膜厚で
バターニング形成する。次に第1図(b)に示す如くソ
ース領域、ドレイン領域となる拡散層206を例えば砒
素あるいは燐のようなN型不純物をイオン注入すること
により、半導体基板201中に形成する。次に、ゲート
電極205の上面および側面、ゲート電極203の側面
を含む基板上を被覆する絶縁膜207を熱酸化膜で形成
し、その上に第1図(c)の如く、燐を含んだ絶縁膜(
BPSG膜)208を堆積する。次に、ソースまたはド
レイン領域206上の所定の位置にコンタクトホールと
なる孔209を選択的に形成し、その上にA1配線層2
10を形成する。次に第1図(d)の如く、このA1配
線層210上にA1配線層の融点より低温、例えば40
0℃前後でCV D (Chemical vapor
Deposition)法により酸化Si絶縁膜211
を堆積する。上記低温でのCVD法には、SiH4系プ
ラズマCVD法、TEO5系プラズマCVD法、TE0
1−03系常圧CVD法などがあるが、そのいずれを用
いてもよい。絶縁膜211の表面の平坦性が第1図(d
)の如く充分でない場合、エッチバック法により第1図
(e)の如く絶縁膜211を平坦化した後、第1図(f
)の如く燐を含んだ絶縁膜(PSG膜)212を500
0人堆積する。なお上記エッチバック法は、絶縁膜21
1の上にレジストを塗布して凹部を埋込み、酸化Siと
レジストの選択比が小さい条件で酸化Siとレジストを
エッチバックしていき、エツチング後レジストを除去す
ることにより平坦化を行う方法である。平坦化が不充分
である場合は再度例えば低温CVD法で酸化Siを堆積
させることにより、第1図(e)の如く平坦化された絶
縁膜211が得られる。
以上第1図で説明した不揮発性半導体記憶装置の製造方
法によれば、燐を含んだ絶縁膜(PSG膜)212は、
不揮発性半導体記憶装置上に均一な膜厚で形成され、半
導体記憶装置外部から侵入する可動イオンの侵入を防止
する効果を飛躍的に向上することができる。
法によれば、燐を含んだ絶縁膜(PSG膜)212は、
不揮発性半導体記憶装置上に均一な膜厚で形成され、半
導体記憶装置外部から侵入する可動イオンの侵入を防止
する効果を飛躍的に向上することができる。
また、上記の説明において、絶縁膜211をCVD法に
より形成するときに、反応ガスに燐を含んだガスを導入
することにより、燐を含んだ絶縁膜211を形成すれば
、より効果的に半導体記憶装置外部から侵入する可動イ
オンの侵入を防止することができる。
より形成するときに、反応ガスに燐を含んだガスを導入
することにより、燐を含んだ絶縁膜211を形成すれば
、より効果的に半導体記憶装置外部から侵入する可動イ
オンの侵入を防止することができる。
第2図は、従来方法による不揮発性半導体記憶装置と、
本発明による不揮発性半導体記憶装置の300℃の高温
放置加速試験結果を比較したものである。横軸は、放置
時間[log(t)]、縦軸は、不揮発性半導体記憶装
置のしきい値電圧を示している。図中(a)は、従来方
法による不揮発性半導体記憶装置の電荷保持特性、(b
)、(C)は本発明による不揮発性半導体記憶装置の電
荷保持特性であり、(b)は絶縁膜211に燐を含まな
い場合、(c)は絶縁膜211に燐を含む場合である。
本発明による不揮発性半導体記憶装置の300℃の高温
放置加速試験結果を比較したものである。横軸は、放置
時間[log(t)]、縦軸は、不揮発性半導体記憶装
置のしきい値電圧を示している。図中(a)は、従来方
法による不揮発性半導体記憶装置の電荷保持特性、(b
)、(C)は本発明による不揮発性半導体記憶装置の電
荷保持特性であり、(b)は絶縁膜211に燐を含まな
い場合、(c)は絶縁膜211に燐を含む場合である。
即ち本発明による不揮発性半導体記憶装置は、従来方法
による不揮発性半導体記憶装置より飛躍的に電荷保持特
性が向上していることがわかる。
による不揮発性半導体記憶装置より飛躍的に電荷保持特
性が向上していることがわかる。
以上、本発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本
発明は、上記実施例に限定されるものではなく、その趣
旨を逸脱しない範囲において種々の変更、応用が可能で
ある。例えば、上記実施例では、P型車結晶Si基板を
用いているが、N型巣結晶SI基板でも良く、この場合
、ソース、ドレイン領域は、P型の不純物、たとえばボ
ロンをイオン注入することにより形成する。また、上記
実施例では、第二のゲート電極にポリSiとシリサイド
の積層膜を使用しているが、ポリSiのみ或いはシリサ
イドのみてゲート電極を形成してもよい。また、上記実
施例では、絶縁膜211の平坦化法にエッチバック法を
用いたか、絶縁膜の平坦化法には様々の方法があり、例
えば、無機塗布膜による平坦化、有機塗布膜による平坦
化等を用いてもよい。また、上記実施例では、絶縁膜2
11は酸化Stであるが、窒化Siてあってもよい。
発明は、上記実施例に限定されるものではなく、その趣
旨を逸脱しない範囲において種々の変更、応用が可能で
ある。例えば、上記実施例では、P型車結晶Si基板を
用いているが、N型巣結晶SI基板でも良く、この場合
、ソース、ドレイン領域は、P型の不純物、たとえばボ
ロンをイオン注入することにより形成する。また、上記
実施例では、第二のゲート電極にポリSiとシリサイド
の積層膜を使用しているが、ポリSiのみ或いはシリサ
イドのみてゲート電極を形成してもよい。また、上記実
施例では、絶縁膜211の平坦化法にエッチバック法を
用いたか、絶縁膜の平坦化法には様々の方法があり、例
えば、無機塗布膜による平坦化、有機塗布膜による平坦
化等を用いてもよい。また、上記実施例では、絶縁膜2
11は酸化Stであるが、窒化Siてあってもよい。
[発明の効果]
以上説明したように、本発明によれば、不揮発性半導体
記憶装置における信頼性、特に、電荷保持特性を大幅に
向上することの出来る不揮発性半導体記憶装置を提供す
ることができる。
記憶装置における信頼性、特に、電荷保持特性を大幅に
向上することの出来る不揮発性半導体記憶装置を提供す
ることができる。
第1図(a)ないしくf)は、本発明による一実施例の
不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程図、第2
図は、従来方法による不揮発性半導体記憶装置と、本発
明による不揮発性半導体記憶装置の300℃の高温放置
加速試験結果を比較した特性図、第3図は従来の製造方
法による不揮発性半導体記憶装置の断面図である。 201・・・半導体基板、202・・・第一の絶縁膜、
203・・・浮遊ゲート、204・・・第二の絶縁膜、
205・・・制御ゲート、206・・・ソース領域、お
よび、ドレイン領域、207・・・第三の絶縁膜、20
8・・・燐を含んだ絶縁膜(BPSG膜・・・第四の絶
縁膜)、2σ9・・・コンタクトホール、210・・・
配線層、211・・・第五の絶縁膜、212・・・燐を
含んだ絶縁膜(PSG膜・・・第六の絶縁膜)。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第 図 300″(fij!i時間を 第2図
不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程図、第2
図は、従来方法による不揮発性半導体記憶装置と、本発
明による不揮発性半導体記憶装置の300℃の高温放置
加速試験結果を比較した特性図、第3図は従来の製造方
法による不揮発性半導体記憶装置の断面図である。 201・・・半導体基板、202・・・第一の絶縁膜、
203・・・浮遊ゲート、204・・・第二の絶縁膜、
205・・・制御ゲート、206・・・ソース領域、お
よび、ドレイン領域、207・・・第三の絶縁膜、20
8・・・燐を含んだ絶縁膜(BPSG膜・・・第四の絶
縁膜)、2σ9・・・コンタクトホール、210・・・
配線層、211・・・第五の絶縁膜、212・・・燐を
含んだ絶縁膜(PSG膜・・・第六の絶縁膜)。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第 図 300″(fij!i時間を 第2図
Claims (2)
- (1)第1導電型の半導体基板の表面領域に第2導電型
のソース領域及びドレイン領域を有し、上記ソース領域
とドレイン領域との間のチャネル領域上に第一の絶縁膜
を有し、上記第一の絶縁膜上に電気的に浮遊状態にされ
た第一のゲート電極を有し、上記第一のゲート電極上に
第二の絶縁膜を有し、上記第二の絶縁膜を介して制御電
極となる第二のゲート電極を有し、上記第二のゲート電
極上を含む基板上に第三の絶縁膜及び第四の絶縁膜を有
し、上記ソース領域およびドレイン領域上にコンタクト
ホールを有し、上記第三及び第四の絶縁膜上およびコン
タクトホール内に第一の配線層を有する不揮発性半導体
記憶装置を形成する工程と、上記第四の絶縁膜および第
一の配線層上に表面が平坦化された第五の絶縁膜を形成
する工程と、上記第五の絶縁膜上に燐を含む第六の絶縁
膜を形成する工程とを具備することを特徴とする不揮発
性半導体記憶装置の製造方法。 - (2)上記第五の絶縁膜中に燐が含まれることを特徴と
する請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方
法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2119950A JPH088319B2 (ja) | 1990-05-11 | 1990-05-11 | 不揮発性半導体記憶装置の製造方法 |
| DE69114565T DE69114565T2 (de) | 1990-05-11 | 1991-05-10 | Verfahren zur Herstellung einer nichtflüchtigen Halbleiterspeicheranordnung. |
| EP91107615A EP0456256B1 (en) | 1990-05-11 | 1991-05-10 | Method of manufacturing nonvolatile semiconductor memory device |
| KR1019910007519A KR940007655B1 (ko) | 1990-05-11 | 1991-05-10 | 불휘발성 반도체 기억장치의 제조방법 |
| US07/940,787 US5215933A (en) | 1990-05-11 | 1992-09-04 | Method of manufacturing nonvolatile semiconductor memory device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2119950A JPH088319B2 (ja) | 1990-05-11 | 1990-05-11 | 不揮発性半導体記憶装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0417373A true JPH0417373A (ja) | 1992-01-22 |
| JPH088319B2 JPH088319B2 (ja) | 1996-01-29 |
Family
ID=14774203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2119950A Expired - Lifetime JPH088319B2 (ja) | 1990-05-11 | 1990-05-11 | 不揮発性半導体記憶装置の製造方法 |
Country Status (4)
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Patent Citations (3)
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