(57)【要約】【課題】製造工程を短縮することにより、歩留りを向上し、装置の信頼性を高める。【解決手段】シリコン基板１００上の第１主面１０１上に酸化膜１０２を形成し、この酸化膜１０２上に第１ポリシリコン層１０４ａ、及びその上層にキャップ絶縁膜１０６ａを具えた島状積層体１０８を形成する。次に、第１主面１０１の島状積層体１０８を含む上側全面に第２ポリシリコン層１１０を形成して、島状積層体１０８の側壁で第１ポリシリコン層１０４ａと第２ポリシリコン層１１０とを接合させる。その後、一回の拡散処理によって、第２ポリシリコン層１１０の表面から第２ポリシリコン層１１０内部に不純物を拡散させるとともに、第２ポリシリコン層１１０に拡散された不純物をさらに第１ポリシリコン層１０４ａの側壁から第１ポリシリコン層１０４ａの内部に向かって、拡散させる。【選択図】図１
2008060218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板上の第１主面上に酸化膜を形成する第１工程と、
該酸化膜上に第１ポリシリコン層及びその上層にキャップ絶縁膜を具えた島状積層体を形成する第２工程と、
前記第１主面の前記島状積層体を含む上側全面に第２ポリシリコン層を形成して、前記島状積層体の側壁で前記第１ポリシリコン層と該第２ポリシリコン層とを接合させる第３工程と、
一回の拡散処理によって、前記第２ポリシリコン層の表面から該第２ポリシリコン層内部に不純物を拡散させるとともに、該第２ポリシリコン層に拡散された該不純物をさらに前記第１ポリシリコン層の側壁から該第１ポリシリコン層の内部に向かって、拡散させる第４工程とを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記不純物としてＰ（リン）を拡散させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記島状積層体を形成する前記第２工程は、
前記酸化膜上に前記第１ポリシリコン層を形成する工程と、    
該第１ポリシリコン層上に前記キャップ絶縁膜を形成する工程と、
該第１ポリシリコン層及び該キャップ絶縁膜を所定のパターンにエッチングする工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、二層のポリシリコン層を具備し、その二層のポリシリコン層への不純物導入を行う半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術は不揮発性半導体装置の製造方法に使用されているものであり、二層のポリシリコン層への不純物導入は、イオン注入工程により、各ポリシリコン層毎に行われている。すなわち、二層のポリシリコン層を具備したメモリセルにおいては、構成される二層のポリシリコン層に対して、個別に不純物導入を行い、それぞれフローティングゲート及びコントロールゲート等のゲートを形成している(特許文献１)。
【０００３】
また、以下説明する二層ポリシリコン層への不純物導入をイオン注入法及び熱拡散法により行う従来周知の方法も一般に使用されている（特許文献２，３）。この背景技術の従来方法について、図５（Ａ）〜（Ｈ）に示した工程断面図を参照して説明する。
【０００４】
まず、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示したように、シリコン基板５００の平坦な第１主面５０１上に平坦な酸化膜５０２を、１０００℃の温度でのウェット酸化法により６５００Å厚さで均一に形成し、その上層に前駆第１ポリシリコン層５０４を減圧ＣＶＤ（ＬＰ−ＣＶＤ）法により１１００Åの膜厚で均一に堆積する。
【０００５】
次に、図５（Ｃ）に示したように、前駆第１ポリシリコン層５０４の上面から厚さ方向に対して、不純物導入法としてイオン注入法を用いて（Ｐ（リン））イオン５０６を、例えば加速エネルギー１０ｋｅＶ、ドーズ量２×１０１５ｃｍ−２の条件で注入する。このイオン注入条件によって、Ｐ（リン）イオンは前駆第１ポリシリコン層５０４の厚み方向の中間点にピークを持つようなＰ（リン）濃度分布を形成する。
【０００６】
次に、図５（Ｄ）に示したように、前駆第１ポリシリコン層５０４の上面全面に前駆キャプ絶縁膜５０８として、二酸化シリコン膜、窒化シリコン膜そして二酸化シリコン膜の順に積層された積層膜（ＯＮＯ膜）を次の条件で形成する。
【０００７】
下部二酸化シリコン膜として、二酸化シリコン膜をドライ酸化法により１０００℃の温度で５０Åの膜厚に形成する。この工程により、前工程においてイオン注入されたＰ（リン）イオン注入層の活性化アニール工程を同時に行うことになる。次に、この二酸化シリコン膜上に窒化シリコン膜をＬＰ−ＣＶＤ法により１００Åの膜厚に堆積し、続いて第三積層膜である上部二酸化シリコン膜として、二酸化シリコン膜を９００℃の温度でウェット酸化法により５０Åの膜厚で形成する。
【０００８】
次に、通常のフォトリソグラフィー技術を用いて、島状積層体を形成するためのレジストパターニングを行う。このレジストパターンをマスクに、第１主面５０１に鉛直な方向からの、異方性ドライエッチング法によって、前駆キャップ絶縁膜５０８及び前駆第１ポリシリコン層５０４をエッチングすることによりキャップ絶縁膜５０８ａ及び第１ポリシリコン層５０４ａから成る島状積層体５１０を形成する。この時点での工程断面図を図５（Ｅ）に示した。
【０００９】
次に、酸化工程として、８００℃の温度でのドライ酸化法により島状積層体５１０の表面を酸化する。この時、キャップ絶縁膜５０８ａ上には１２０Åの厚さの酸化膜が形成されるが、第１ポリシリコン層５０４ａの側壁は増速酸化されることにより、この側壁には２００〜３００Åの厚さの増速酸化膜５１２が形成される。この時点での工程断面図を図５（Ｆ）に示した。
【００１０】
続いて、島状積層体５１０を含む第１主面５０１従ってここでは酸化膜５０２の上側全面に、第２ポリシリコン層５１４をＬＰ−ＣＶＤ法により１５００Åの膜厚で均一に堆積する。図５（Ｇ）に示すように、第２ポリシリコン層５１４はステップカバレッジの良好な形状に堆積され島状積層体５１０領域を完全に覆う。従って、第１及び第２ポリシリコン層は、互いにキャップ絶縁膜５０８ａと側壁の増速酸化膜５１２によって、領域分離されている。
【００１１】
次に、図５（Ｈ）に示すように、この第２ポリシリコン層５１４の表面からの不純物導入工程として、Ｐ（リン）拡散５１６を行う。拡散源としては、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）を用い、例えば８８０℃の温度で１５分間拡散処理を行うことにより、第２ポリシリコン層５１４のＰ（リン）濃度は４×１０２０ｃｍ−３となる。
【特許文献１】特開平１１−１７０３３号公報
【特許文献２】特開２００４−２１４５７２号公報
【特許文献３】特開平０５−０７５０４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述の背景技術で説明したように、従来、互いに領域分離されている第１及び第２の、二層のポリシリコン層を具備した半導体装置の製造方法においては、構成される各ポリシリコン層毎にイオン注入工程又は不純物拡散工程を行うことによりポリシリコン層への不純物導入を行っていた。すなわち、イオン注入工程又は不純物拡散工程をそれぞれ２回個別に行う必要がある。その結果、製造工程が長くなることにより半導体装置の製造歩留りが低下し、ひいては半導体装置の信頼性を低下させるという欠点があった。
【００１３】
従って、この発明の目的は、二層のポリシリコン層を具備し、その二層のポリシリコン層への不純物導入を一回の拡散処理工程として行うことにより、工程を短縮して、歩留りを向上し、信頼性を高める半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明は、上記目的を達成するために、下記の特徴を有している。
【００１５】
半導体装置の製造方法において、シリコン基板上の第１主面上に酸化膜を形成する第１工程と、酸化膜上に第１ポリシリコン層及びその上層にキャップ絶縁膜を具えた島状積層体を形成する第２工程と、第１主面の島状積層体を含む上側全面に第２ポリシリコン層を形成して、島状積層体の側壁で第１ポリシリコン層と第２ポリシリコン層とを接合させる第３工程と、一回の拡散処理によって、第２ポリシリコン層の表面から第２ポリシリコン層内部に不純物を拡散させるとともに、第２ポリシリコン層に拡散された不純物をさらに第１ポリシリコン層の側壁から第１ポリシリコン層の内部に向かって、拡散させる第４工程とを含むものである。
【００１６】
そして、この半導体装置の製造方法において、拡散させる不純物としてＰ（リン）を拡散させることが好適である。
【発明の効果】
【００１７】
この発明の半導体装置の製造方法によれば、第１及び第２の二層のポリシリコン層が互いに連続的に繋がって一体的な層となっているので、その二層のポリシリコン層への不純物導入を一回の拡散処理工程として行うことにより製造工程の短縮を実現し、その結果として製造歩留りを向上し半導体装置の信頼性を高めることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図を参照して、この発明の実施形態及び適用例につき説明する。なお、これらの図は、この発明が理解できる程度に構成要素の形状、大きさ及び配置関係を概略的に示してあるにすぎず、また、以下に説明する数値的及びその他の条件は単なる好適例であり、この発明はこの発明の実施形態及び適用例にのみ何等限定されるものではない。なお、断面図において、図の複雑化を防ぐために、断面を表すハッチング等を一部省略して示してある。
【００１９】
（実施形態）
図１（Ａ）〜（Ｅ）は、この発明の半導体装置の製造方法の実施形態を説明するための製造工程図であって、各図は、製造工程段階で得られた構造体の断面の切り口を示している。
【００２０】
まず、シリコン基板１００の平坦な第１主面１０１上に平坦な酸化膜１０２を、１０００℃の温度でのウェット酸化法により６５００Åの均一な膜厚に形成する（図１（Ａ））。
【００２１】
次に、この酸化膜１０２上に、前駆第１ポリシリコン層１０４を減圧ＣＶＤ（ＬＰ−ＣＶＤ）法により１０００〜１１００Åの範囲内の膜厚で均一に堆積し、引き続き、前駆キャップ絶縁膜１０６として、二酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、そして二酸化シリコン膜の順に積層された積層膜（ＯＮＯ膜）を次の条件で形成する。下部二酸化シリコン膜として、二酸化シリコン膜をドライ酸化法により１０００℃の温度で５０Åの膜厚に形成する。次に、この二酸化シリコン膜上に窒化シリコン膜をＬＰ−ＣＶＤ法により１００Åの膜厚で堆積し、続いて、第三積層膜として上部二酸化シリコン膜として、二酸化シリコン膜を９００℃の温度でウェット酸化法により５０Åの膜厚で形成する（図１（Ｂ））。このＯＮＯ膜は、酸化膜換算で１００Åの厚みに相当する。又、この前駆キャップ絶縁膜１０６は、ここではＯＮＯ膜を使用したが、ＯＮＯ膜を形成する代わりに、熱酸化膜を２００Åの膜厚で、又は、ノンドープシリカガラス膜（ＮＳＧ膜）を５００〜１０００Åの範囲内の膜厚で形成しても良い。このＯＮＯ膜によって構成された前駆キャップ絶縁膜１０６の膜厚も均一とする。
【００２２】
次に、通常のフォトリソグラフィー技術を用いて、島状積層体１０８を形成するためのレジストパターニングを行う。このレジストパターン（図示せず）をマスクとして用いて、第１主面１０１に鉛直な方向からの異方性ドライエッチング法によって、前駆キャップ絶縁膜１０６及び前駆第１ポリシリコン層１０４を順次にエッチングする。このエッチングを行うことにより、前駆キャップ絶縁膜１０６及び前駆第１ポリシリコン層１０４の残部すなわち、キャップ絶縁膜１０６ａ及び第１ポリシリコン層１０４ａから成る島状積層体１０８を形成する。然る後、レジストパターンを除去する（図１（Ｃ））。これら残部すなわち、キャップ絶縁膜１０６ａ及び第１ポリシリコン層１０４ａから成る島状積層体１０８の、シリコン基板１００の上方から見たときの平面的形状は、設計に応じた任意好適な形状、例えば、直角四辺形、円形その他とすることが可能である。
【００２３】
続いて、島状積層体１０８を含む第１主面１０１従ってここでは酸化膜１０２の上側全面に、第２ポリシリコン層１１０をＬＰ−ＣＶＤ法により１５００Åの膜厚で均一に堆積する（図１（Ｄ））。その結果、第２ポリシリコン層１１０はステップカバレッジの良好な形状に堆積され島状積層体１０８の領域を覆う。尚、この第２ポリシリコン層１１０の堆積は、実際には、段差領域１１０ａでは不可避的に均一の膜厚とはならず、他の領域部分の膜厚よりも厚くなる。一般にポリシリコンの形成状態は、下地膜種依存性が小さい。従って、第２ポリシリコン層１１０は均等に成膜される。その結果、この場合の第２ポリシリコン層１１０は、第１主面１０１及び島状積層体１０８上に、隙間無く形成されて島状積層体１０８の第１ポリシリコン層１０４ａの側壁と一体化して接合する。
【００２４】
次に、この第２ポリシリコン層１１０の表面からの不純物導入工程として、Ｐ（リン）拡散１１２を行う（図１（Ｅ））。尚、図中、拡散源１１２（Ｐ（リン））を矢印で示してある。拡散源１１２としては、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）を用い、例えば８８０℃の温度で、Ｎ２、Ｏ２、及びＰＯＣｌ３の混合ガス雰囲気中（但し、例えばＮ２：Ｏ２：ＰＯＣｌ３＝１８０００ｃｃ（１８Ｌ）：５００ｃｃ（０．５Ｌ）：１８０ｍｇ、Ｎ２及びＯ２については毎分の流量。又、液体状であるＰＯＣｌ３については、Ｎ２バブリング時の毎分の使用量）で拡散処理を行う。この時、キャップ絶縁膜１０６ａには不純物が拡散しない。従って、第２ポリシリコン層１１０の表面から拡散された不純物としてのＰ（リン）は、第２ポリシリコン層内部から第１ポリシリコン層１０４ａの側壁に達し、さらに第１ポリシリコン層１０４ａの側壁から内部にまで拡散する。
【００２５】
従って、拡散処理時間を制御することによって、所定の不純物濃度を有する第１ポリシリコン層１０４ａ及び第２ポリシリコン層１１０が形成され、二層のポリシリコン層への不純物導入が一回の拡散工程により可能となる。
【００２６】
このように、この発明の半導体装置の製造方法の実施形態によれば、図５（Ａ）〜（Ｈ）を参照して既に説明した従来の製造工程とは異なり、一回の拡散処理工程によって二層のポリシリコン層への不純物導入が可能となるので、従来よりも製造工程が短縮されるという顕著な効果を奏する。従って、この発明の実施形態によれば、製造歩留りを向上し半導体装置の信頼性を高める効果を奏するものである。
【００２７】
（実施形態の第１の適用例）
上述した実施形態の第１の適用例として、二層のポリシリコン層を用いたポリシリコンキャパシタの形成方法について、図２（Ａ）〜（Ｄ）の工程図を参照して説明する。尚、図２の各図は、製造工程段階で得られた構造体の断面切り口を示す図である。又、図２においては、図１に示した構成要素と同一の構成要素には、図１とは異なる参照番号を付して示してある。この適用例においては、シリコン基板２００の第１主面２０１上に構成される酸化膜２０２、第１及び第２ポリシリコン層２０４及び２０８、及び、キャップ絶縁膜２０６の形成条件及び膜厚などは全て、図１を参照して説明した実施形態において示したものと同一である。尚、この適用例では、キャップ絶縁膜はキャパシタ絶縁膜を構成する。又、第１ポリシリコン層２０４及びキャップ絶縁膜２０６からなる島状積層体２１１の平面形状を、長方形とする例につき説明する。
【００２８】
まず、図２（Ａ）を参照して、図１を参照して説明した工程（図１（Ｅ））に相当する二層のポリシリコン層への不純物拡散工程から説明する。この第１の適用例では、ここでは第１ポリシリコン層２０４が第１ポリシリコン電極となり、又、第２ポリシリコン層２０８から第２ポリシリコン電極２０９が加工形成される。従って、第１ポリシリコン層２０４及び第２ポリシリコン層２０８へ拡散される不純物濃度を同一にすることがポリシリコンキャパシタとしての各電極に要求される。その理由は、各電極の不純物濃度に差があると、形成されたポリシリコンキャパシタの容量ピークとなる電圧が不安定になり、その結果、バイアスゼロボルト時の容量を基準とした時の容量変動率が大きくなってしまう。そこで、各電極の不純物濃度を同一にすることにより、形成されたポリシリコンキャパシタの容量ピーク電圧は安定することになる。従って、この適用例においては、Ｐ（リン）拡散を第１ポリシリコン層２０４及び第２ポリシリコン層２０８へのＰ（リン）濃度が飽和するまで行うことが必要である。この適用例においてはキャパシタ絶縁膜２０６及び第１ポリシリコン層２０４の加工サイズを、長方形の短辺の長さすなわち幅３．０μｍとする。この場合には、好適例として、Ｐ（リン）拡散の条件として、拡散源２１０をＰＯＣｌ３として、温度８８０℃、Ｎ２、Ｏ２、及びＰＯＣｌ３の混合ガス雰囲気中（但し、例えばＮ２：Ｏ２：ＰＯＣｌ３＝１８０００ｃｃ（１８Ｌ）：５００ｃｃ（０．５Ｌ）：１８０ｍｇ、Ｎ２及びＯ２については毎分の流量。又、液体状であるＰＯＣｌ３については、Ｎ２バブリング時の毎分の使用量）で拡散時間６０分とする。この条件下で拡散を行うことにより、第１ポリシリコン層２０４及び第２ポリシリコン層２０８のＰ（リン）濃度が飽和に達し、しかも、その第１ポリシリコン層２０４及び第２ポリシリコン層２０８の不純物濃度は等しくなり、その値は８×１０２０ｃｍ−３となる。
【００２９】
次に、キャパシタ絶縁膜２０６上に形成された第２ポリシリコン層２０８の領域上に、レジストパターン２１２をパターン形成して図２（Ｂ）に示すような構造体を得る。
【００３０】
その後、このレジストパターン２１２をマスクとして、第１主面２０１の鉛直方向からの異方性ドライエッチング法により、第２ポリシリコン層２０８をエッチング加工して第２ポリシリコン電極２０９を形成した後、レジストパターン２１２を除去して図２（Ｃ）に示す構造体を得る。この時、段差領域における第２ポリシリコン層２０８が他の領域での膜厚よりも厚いので、第１ポリシリコン層２０４の側壁にも第２ポリシリコン層２０８の一部分２０８ａが第１ポリシリコン電極２０４の一部として不可避的に残存してしまう。しかし、この残存部分すなわち側壁部２０８ａは、Ｐ（リン）拡散濃度が第１ポリシリコン電極２０４と第２ポリシリコン電極２０９ともに等しいため、第１ポリシリコン電極２０４としての役割への悪影響は無い。尚、この第２ポリシリコン電極２０９の平面形状は、短辺の長さすなわち幅が第１ポリシリコン層２０４の幅よりも短くしてある。この時のパターンエッチングされたキャパシタ絶縁膜２０６上の第２ポリシリコン層の残存部すなわち第２ポリシリコン電極２０９の加工サイズは幅１．５μｍとする。
【００３１】
次工程として、第２ポリシリコン電極２０９が形成されたシリコン基板２００の第１主面２０１側の全面に、平坦な上面を有する層間絶縁膜２１４を堆積形成した後、第１ポリシリコン電極２０４及び第２ポリシリコン電極２０９に達するコンタクトホール２１５ａ及び２１５ｂをそれぞれ開口する。然る後、これらコンタクトホール２１５ａおよび２１５ｂを介して第１ポリシリコン電極２０４及び第２ポリシリコン電極２０９に達する配線メタル２１６ａ及び２１６ｂをそれぞれ埋め込み形成するとともに層間絶縁膜２１４上に引き出し形成する。パッシベーション膜２１８を配線メタル２１６ａ及び２１６ｂを覆うように層間絶縁膜２１４上に形成することにより、ポリシリコンキャパシタ２２０が形成される（図２（Ｄ））。
【００３２】
この適用例では、二層のポリシリコン層に導入する不純物濃度を同一の濃度にすることができることに特徴がある。一方、従来技術では、既に説明したように、各ポリシリコン層毎に不純物を導入しているために二層のポリシリコン層の不純物濃度を同一にすることは難しい。
【００３３】
従って、この適用例に示すポリシリコンキャパシタの形成方法は、二層のポリシリコン層の不純物濃度が同一であるために、形成されるキャパシタの容量ピーク電圧がゼロボルト付近で安定するという効果を奏する。
【００３４】
（実施形態の第２の適用例）
上述した実施形態の第２の適用例として、二層のポリシリコン層を用いたポリシリコン配線の形成方法について、図３（Ａ）〜（Ｄ）の工程図を参照して説明する。尚、図３の各図は、製造工程段階で得られた構造体の断面切り口を示す図である。又、図３においては、図１に示した構成要素と同一の構成要素には、図１とは異なる参照番号を付して示してある。この適用例においては、シリコン基板３００の第１主面３０１上に構成される酸化膜３０２、第１ポリシリコン層３０４ａ、３０４ｂ及び第２ポリシリコン層３０８、及び、キャップ絶縁膜３０６ａ及び３０６ｂの形成条件及び膜厚などは全て、図１を参照して説明した実施形態において説明したものと同一である。
【００３５】
この第２の適用例においては、図１（Ａ）〜（Ｅ）を参照して説明した工程によって、シリコン基板３００上の２カ所に互いに離間させて島状積層体３１１ａ及び３１１ｂが形成された構成例につき説明する。ここでは、特に、三種類のポリシリコン配線を形成する方法について説明する。尚、島状積層体３１１ａは、第１ポリシリコン層３０４ａ及びキャップ絶縁膜３０６ａから成っており、又、島状積層体３１１ｂは、第１ポリシリコン層３０４ｂ及びキャップ絶縁膜３０６ｂから成っている。この場合にも、島状積層体３１１ａ及び３１１ｂの平面形状を長方形として説明する。
【００３６】
まず、図３（Ａ）を参照して、図１を参照して説明した工程（図１（Ｅ））に相当する二層のポリシリコン層への不純物拡散工程から説明する。この適用例においては、第１ポリシリコン層３０４ａ及び３０４ｂと、キャップ絶縁膜３０６ａ及び３０６ｂとから構成される島状積層体３１１ａ及び３１１ｂのサイズを長方形の短辺の長さすなわち幅１．０μｍとする。この場合、Ｐ（リン）拡散の条件は、拡散源３１０をＰＯＣｌ３として、温度８８０℃、Ｎ２、Ｏ２、及びＰＯＣｌ３の混合ガス雰囲気中（但し、例えばＮ２：Ｏ２：ＰＯＣｌ３＝１８０００ｃｃ（１８Ｌ）：５００ｃｃ（０．５Ｌ）：１８０ｍｇ、Ｎ２及びＯ２については毎分の流量。又、液体状であるＰＯＣｌ３については、Ｎ２バブリング時の毎分の使用量）で、第１ポリシリコン層３０４ａ、３０４ｂ、及び第２ポリシリコン層３０８のＰ（リン）の不純物濃度がそれぞれ４×１０２０ｃｍ−３及び６×１０２０ｃｍ−３となるまで拡散時間を制御して拡散を行うのが好適である。すなわち、この適用例において好ましくは、第１ポリシリコン層３０４ａ、３０４ｂ、及び第２ポリシリコン層３０８へのＰ（リン）拡散は、この二層のポリシリコン層の不純物濃度が飽和する前に拡散を停止させることによって、二層のポリシリコン層のＰ（リン）濃度に濃度差を設けるのが良い。したがって、第１ポリシリコン層３０４ａ及び３０４ｂのシート抵抗値と、第２ポリシリコン層３０８のシート抵抗値とは異なる値を持つ。この拡散時間を増減することにより、第１ポリシリコン層３０４ａ及び３０４ｂの不純物濃度と、第２ポリシリコン層３０８の不純物濃度を制御することができる。すなわち第１及び第２ポリシリコン層のシート抵抗値を制御することができる。
【００３７】
この適用例においては，図３（Ａ）に示す構造体から出発して、ポリシリコン層を用いた三種類のポリシリコン配線パターンを形成する。
【００３８】
先ず、形成しようとする、二層のポリシリコン層を用いたポリシリコン配線パターン構成に応じたレジストパターン３１２ａ及び３１２ｂをフォトリソグラフィーによりパターン形成する（図３（Ｂ））。尚、これらレジストパターン３１２ａ及び３１２ｂの平面形状を、例えば長方形とする。
【００３９】
すなわち、第１種のポリシリコン配線パターンとしては、後述する第１ポリシリコン層３０４ａと第２ポリシリコン層の残存部３０８ａを合体したポリシリコン配線３１３ａのパターンをエッチング形成するため、長方形の短辺の長さすなわち幅２．０μｍのレジストパターン３１２ａを形成する。第２種のポリシリコン配線パターンとしては、第２ポリシリコン層３０８のみのポリシリコン配線３０８ｃのパターンをエッチング形成するため、同様に幅１．０μｍのレジストパターン３１２ｂを形成する。第３種のポリシリコン配線パターンとしては、キャップ絶縁膜３０６ｂと第１ポリシリコン層３０４ｂ及び第１ポリシリコン層３０４ｂの側壁の第２ポリシリコン層の残存部分すなわち側壁部３０８ｂから成るポリシリコン配線３１３ｂのパターンをエッチング形成するためレジストパターンを特に形成しない領域を設けておく。以上の三種類のポリシリコン配線パターンを一回の共通のエッチング工程で形成する。
【００４０】
次に、これらレジストパターン３１２ａ及び３１２ｂをマスクとして、シリコン基板３００の第１主面３０１に鉛直な方向からの異方性ドライエッチング法により第２ポリシリコン層３０８をエッチング加工した後、レジストパターン３１２ａ及び３１２ｂを除去する。このエッチング加工によって、図３（Ｃ）に示すような構造体を得る。この構造体では、第１種のポリシリコン配線３１３ａのパターンと、第２種のポリシリコン配線３０８ｃのパターンと、第３種のポリシリコン配線３１３ｂのパターンとが共通のシリコン基板３００上すなわち酸化膜３０２上に互いに離間して形成されている。上述したように、この適用例では、三種類のシート抵抗を有するポリシリコン配線を形成することが可能となる。尚、既に説明したが、従来技術で説明した、各ポリシリコン層毎に不純物導入を行う方法においては、図５（Ｆ）に示したように、増速酸化膜５１２が形成されるために第１ポリシリコン層５０４ａのみのポリシリコン配線パターン、及び、第２ポリシリコン層５１４のみを利用したポリシリコン配線パターンの二種類のシート抵抗を有するポリシリコン配線しか形成することができない。
【００４１】
次に、上記説明した三種類のシート抵抗を有するポリシリコン配線パターンが形成されたシリコン基板３００の第１主面３０１側の全面に、平坦な上面を有する層間絶縁膜３１４を堆積形成した後、第１種のポリシリコン配線３１３ａの最上層の第２ポリシリコン層３０８ａ、第２種のポリシリコン配線を構成しているポリシリコン層３０８ｃ、及び第３種のポリシリコン配線３１３ｂの第１ポリシリコン層３０４ｂに達するコンタクトホール３１５ａ、３１５ｃ、及び３１５ｂを開口する。然る後、これらコンタクトホール３１５ａ、３１５ｃ、及び３１５ｂを介して第１種のポリシリコン配線３１３ａの最上層の第２ポリシリコン層３０８ａ、第２種のポリシリコン配線３０８ｃを構成しているポリシリコン層３０８ｃ、及び第３種のポリシリコン配線３１３ｂの第１ポリシリコン層３０４ｂに達する、配線メタル３１６ａ、３１６ｃ及び３１６ｂをそれぞれ埋め込み形成するとともに層間絶縁膜３１４上に引き出し形成する。パッシベーション膜３１８を配線メタル３１６ａ、３１６ｃ及び３１６ｂを覆うように層間絶縁膜３１４上に形成することにより、三種類のシート抵抗を有するポリシリコン配線３２０、ポリシリコン配線３２２及びポリシリコン配線３２４が得られる（図３（Ｄ））。
【００４２】
（実施形態の第３の適用例）
上述した実施形態の第３の適用例として、二層のポリシリコン層を用いたフラッシュメモリセルの形成方法について、図４（Ａ）〜（Ｄ）の工程図を参照して説明する。尚、図４の各図は、製造工程段階で得られた構造体の断面切り口を示す図である。又、図４においては、図１に示した構成要素と同一の構成要素には、図１とは異なる参照番号を付して示してある。
【００４３】
この適用例では、シリコン基板４００の第１主面４０１上に形成される酸化膜４０２をゲート酸化膜とすることを除き、それ以外の第１及び第２ポリシリコン層４０４及び４０８、及びキャップ絶縁膜４０６の形成条件及び膜厚などは全て、図１を参照して説明した実施形態に示したものと同一である。
【００４４】
まず、図４（Ａ）に示すように、二層のポリシリコン層への不純物拡散工程から説明する。尚、この適用例においては、シリコン基板４００の第１主面４０１上に、ゲート酸化膜４０２として酸化膜を３００Åの膜厚で形成する。このゲート酸化膜４０２は、後述するメモリ素子のソース及びドレイン領域４１４を形成するためのイオン注入工程の透過膜としての役割を持つ。キャップ絶縁膜４０６としては、前述した、実施形態で説明したＯＮＯ膜による構成が好適である。この適用例においては、第１ポリシリコン層４０４及びキャップ絶縁膜４０６から構成される島状積層体４０９の平面形状を長方形とし、その短辺の長さすなわち幅を１．０μｍとする。この場合の好適例として、Ｐ（リン）拡散の条件としては、拡散源４１０をＰＯＣｌ３として、温度８８０℃、Ｎ２、Ｏ２、及びＰＯＣｌ３の混合ガス雰囲気中（但し、例えばＮ２：Ｏ２：ＰＯＣｌ３＝１８０００ｃｃ（１８Ｌ）：５００ｃｃ（０．５Ｌ）：１８０ｍｇ、Ｎ２及びＯ２については毎分の流量。又、液体状であるＰＯＣｌ３については、Ｎ２バブリング時の毎分の使用量）で拡散を行う。この場合、第１ポリシリコン層４０４及び第２ポリシリコン層４０８のＰ（リン）の不純物濃度がそれぞれ４×１０２０ｃｍ−３及び６×１０２０ｃｍ−３となるまで拡散時間を制御して拡散を行うのが好適である。すなわち、この適用例においては、第１ポリシリコン層４０４及び第２ポリシリコン層４０８へのＰ（リン）拡散はこの二層のポリシリコン層の不純物濃度が飽和する前に拡散を停止させることによって、二層のポリシリコン層のＰ（リン）濃度に濃度差を設ける。従って、第１ポリシリコン層４０４と第２ポリシリコン層４０８のシート抵抗値は異なる値を持つ。この拡散時間を増減することにより、第１ポリシリコン層４０４と第２ポリシリコン層４０８の不純物濃度すなわちシート抵抗値を制御することができる。
【００４５】
次に、キャップ絶縁膜４０６上に形成された第２ポリシリコン層４０８上に、レジストパターン４１２をパターン形成する（図４（Ｂ））。この適用例においては、レジストパターン４１２の平面形状を長方形とし、その短辺の長さすなわち幅を０．７μｍとした。
【００４６】
その後、上記レジストパターン４１２をマスクとして、第１主面４０１の鉛直方向からの異方性ドライエッチング法により、第２ポリシリコン層４０８、キャップ絶縁膜４０６及び第１ポリシリコン層４０４を一回のエッチングにより、ゲート絶縁膜４０２の上面が露出するまでエッチング加工形成した後、レジストパターン４１２を除去する。この結果、第１ポリシリコン層４０４の残部からなるフローティングゲート４０４ａと、キャップ絶縁膜４０６の残部からなるキャパシタ絶縁膜４０６ａを挟み、その上層に第２ポリシリコン層４０８の残部からなるコントロールゲート４０８ａとを備えたフラッシュメモリセル構造の前駆体が形成される。このエッチング加工によって図４（Ｃ）に示すような構造体を得る。
【００４７】
次に、フローティングゲート４０４ａの両側のシリコン基板４００内に、半導体装置のソース及びドレイン領域４１４を形成するために、ゲート酸化膜４０２を透過膜としてＡｓ（ヒ素）イオンを加速エネルギー５０ｋｅＶ、ドーズ量２×１０１５ｃｍ−２の条件でイオン注入を行って、ソース及びドレイン領域４１４を形成する。引き続き、コントロールゲート４０８ａが形成されたシリコン基板４００の第１主面４０１側の全面に、平坦な上面を有する層間絶縁膜４１６を堆積形成した後、コントロールゲート４０８ａ、及び、ソース、ドレイン領域４１４に達するコンタクトホール４１７ａ及び４１７ｂを開口する。然る後、これらコンタクトホール４１７ａ及び４１７ｂを介して、コントロールゲート４０８ａ及びソース、ドレイン領域４１４に達する配線メタル４１８ａ及び４１８ｂを埋め込み形成するとともに層間絶縁膜４１６上に引き出し形成する。パッシベーション膜４２０を配線メタル４１８ａ及び４１８ｂを覆うように層間絶縁膜４１６上に形成することにより、フラッシュメモリセル４２２が形成される（図４（Ｄ））。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】この発明の実施形態を説明するための製造工程断面図である。
【図２】この発明の実施形態の第１の適用例を説明するための製造工程断面図である。
【図３】この発明の実施形態の第２の適用例を説明するための製造工程断面図である。
【図４】この発明の実施形態の第３の適用例を説明するための製造工程断面図である。
【図５】背景技術を説明するための製造工程断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１００：シリコン基板
１０１：第1主面
１０２：酸化膜
１０４：前駆第1ポリシリコン層
１０４ａ：第１ポリシリコン層
１０６：前駆キャップ絶縁膜
１０６ａ：キャップ絶縁膜
１０８：島状積層体
１１０：第２ポリシリコン層
１１０ａ：段差領域
１１２：拡散源
２００：シリコン基板
２０１：第１主面
２０２：酸化膜
２０４：第１ポリシリコン層、第１ポリシリコン電極
２０６：キャップ絶縁膜、キャパシタ絶縁膜
２０８：第２ポリシリコン層
２０８ａ：側壁部
２０９：第２ポリシリコン電極
２１０：拡散源
２１１：島状積層体
２１２：レジストパターン
２１４：層間絶縁膜
２１５ａ，２１５ｂ：コンタクトホール
２１６ａ，２１６ｂ：配線メタル
２１８：パッシベーション膜
２２０：ポリシリコンキャパシタ
３００：シリコン基板
３０１：第１主面
３０２：酸化膜
３０４ａ、３０４ｂ：第１ポリシリコン層
３０６ａ，３０６ｂ：キャップ絶縁膜
３０８：第２ポリシリコン層
３０８ａ：残存部
３０８ｂ：側壁部
３０８ｃ：第２種のポリシリコン配線
３１０：拡散源
３１１ａ、３１１ｂ：島状積層体
３１２ａ，３１２ｂ：レジストパターン
３１３ａ：第１種のポリシリコン配線
３１３ｂ：第３種のポリシリコン配線
３１４：層間絶縁膜
３１５ａ，３１５ｂ，３１５ｃ：コンタクトホール
３１６ａ，３１６ｂ，３１６ｃ：配線メタル
３１８：パッシベーション膜
３２０，３２２，３２４：ポリシリコン配線
４００：シリコン基板
４０１：第１主面
４０２：ゲート酸化膜
４０４：第１ポリシリコン層
４０４ａ：フローティングゲート
４０６：キャップ絶縁膜
４０６ａ：キャパシタ絶縁膜
４０８：第２ポリシリコン層
４０８ａ：コントロールゲート
４０９：島状積層体
４１０：拡散源
４１２：レジストパターン
４１４：ソース及びドレイン領域
４１６：層間絶縁膜
４１７ａ，４１７ｂ：コンタクトホール
４１８ａ，４１８ｂ：配線メタル
４２０：パッシベーション膜
４２２：フラッシュメモリセル
５００：シリコン基板
５０１：第１主面
５０２：酸化膜
５０４：前駆第１ポリシリコン層
５０４ａ：第１ポリシリコン層
５０６：イオン
５０８：前駆キャップ絶縁膜
５０８ａ：キャップ絶縁膜
５１０：島状積層体
５１２：増速酸化膜
５１４：第２ポリシリコン層
５１６：Ｐ（リン）拡散
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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