[发明专利]半导体存储器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件及其制造方法，详细地说，涉及抑制消耗电流和窄沟效应的半导体存储器件及其制造方法。

背景技术

一般地说，闪速存储器在芯片内部除去存储单元之外，还具有其动作所需要的各种延迟电路、写入/擦除用高电压稳定化电路等。因此在芯片内部也形成有构成这些外围电路的电阻器、晶体管等的元件。

在制造上述那样的构成的闪速存储器时，为了降低造价，要求制造工艺的效率化。为此，采用用大体上同一制造工艺制造构成存储单元的单元晶体管和构成外围电路的晶体管的办法，来实现效率化。

图12到图17按工艺顺序示出了闪速存储器的现有的制造方法。如图12所示，该闪速存储器，在半导体衬底上具有存储单元阵列区域(以下，叫做单元区域)和形成外围电路的晶体管的区域(以下，叫做外围区域)，在外围区域内形成N沟MOSFET和P沟MOSFET。

在半导体衬底21的表面上形成了P阱区22之后，在要形成外围区域的P沟MOS的部分的P阱区22内形成N阱区23。其次，在半导体衬底21的表面上边的整个面上形成栅极氧化膜24，在栅极氧化膜24上边形成第1栅极材料25。接着，在第1栅极材料25上边依次淀积硅氮化膜26、未画出来的硅氧化膜。其次，用光刻工序刻蚀硅氧化膜、硅氮化膜26、第1栅极材料25、栅极氧化膜24。接着，除去硅氧化膜。

其次，如图13所示，采用以硅氮化膜26为掩模对半导体衬底21的表面进行刻蚀的办法，形成多个槽27。

其次，如图14所示，在使槽27的内壁氧化后，向半导体器件整个面上淀积作为元件隔离绝缘膜的硅氧化膜28，接着，使硅氧化膜28平坦化。其结果是形成由硅氧化膜28构成的元件隔离区。

其次，如图15所示，向半导体器件整个面上淀积第2栅极材料29。该第2栅极材料29直接设置在第1栅极材料25的上边，用这些第1栅极材料25、第2栅极材料29，在后工序中，形成存储单元的浮置栅极。其次，用光刻工序刻蚀单元区域的硅氧化膜28上边的第2栅极材料29。结果是在硅氧化膜28上边的第2栅极材料29上形成缝隙30，使浮置栅极对每一个存储单元都进行分离。然后，除去光刻胶。

其次，如图16所示，向半导体器件上边的整个面上，淀积例如由硅氧化膜、硅氮化膜和硅氧化膜构成的ONO膜31。

其次，如图17所示，用光刻工序，仅仅在单元区域上形成未画出来的光刻胶。其次，以该光刻胶为掩模，在外围区域中，除去ONO膜31、第1栅极材料25、第2栅极材料29。其次，用使用NH₄F的湿法刻蚀除去栅极氧化膜24，接着，除去单元区域的光刻胶。

其次，用众所周知的方法，在外围区域中形成MOSFET的栅极氧化膜，向半导体器件上边的整个面上淀积多晶硅膜。接着，采用用由光刻工序和RIE法施行的各向异性刻蚀对该多晶硅膜进行刻蚀的办法，在单元区域中形成控制栅极和浮置栅极。

其次，采用对外围区域的上述多晶硅膜，进行由光刻工序和RIE法施行的各向异性刻蚀的办法，形成MOSFET的栅极电极。之后，进行后氧化。

其次，采用使杂质向单元区域和外围区域扩散的办法，形成源极·漏极区域。接着，在形成了栅极侧壁后，在栅极电极上边和扩散层的半导体衬底上边以自对准方式形成硅化物。然后向半导体器件整个面上被覆硅氮化膜、BPSG(掺硼磷硅酸盐玻璃)。

接着，在采用使用光刻工序、RIE法的办法，适宜形成了接触孔之后，例如用溅射法淀积Al布线膜。在用光刻工序、RIE法形成了布线图形后，为了保护Al布线，淀积PSG(磷硅酸盐玻璃)。其次，淀积硅氮化膜，用刻蚀技术除去键合用焊盘上边的保护材料，制作成晶片。

如上所述，用湿法刻蚀除去外围区域上边的栅极绝缘膜24。为此，如图17所示，采用使刻蚀溶液进入到硅氧化膜28和半导体衬底21之间的办法，刻蚀硅氧化膜28，端部塌陷下来。为此，就会在硅氧化膜28与半导体衬底21之间产生空隙。在之后的工序中在淀积栅极电极时，采用把栅极电极材料埋入到该空隙内的办法，在埋入了栅极电极材料的部分处就会产生电场集中。因此，就会在亚阈值特性中产生Kink特性，使含有该栅极电极的MOSFET的消耗电流增大。此外，还会因该MOSFET的窄沟效应恶化而产生动作速度变慢的问题。

发明内容