JPH04118973A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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Publication number
JPH04118973A
JPH04118973A JP23934990A JP23934990A JPH04118973A JP H04118973 A JPH04118973 A JP H04118973A JP 23934990 A JP23934990 A JP 23934990A JP 23934990 A JP23934990 A JP 23934990A JP H04118973 A JPH04118973 A JP H04118973A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
forming
groove
gate electrode
resist
Prior art date
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Pending
Application number
JP23934990A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shunichi Yamaki
八巻 俊一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Publication of JPH04118973A publication Critical patent/JPH04118973A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To prevent the occurrence of detachment in the etching rate produced when a resist and conductive films are simultaneously etched by separately etching the films. CONSTITUTION:An n<+>-type diffusion layer 17, groove 18, and SiO2 film 19 are formed on the surface of a p-type Si substrate 16. In order to form a floating gate electrode, a polysilicon film 20 is formed and, after the conductivity type of the film 20 is changed to n<+>type, a resist film 21 is formed in a recessed section 18a. After the resist film 21 is formed, the film 21 is etched by using O2 gas so that the film 21 can be left only in the recessed section 18a where the film thickness of the film 21 is thick. Then a floating gate electrode 20a is formed by etching the polysilicon film 20 with Cl2 gas by using the resist film 21 as a mask so that the film 20 can be left in the groove 18 only. After the electrode 20a is formed, an SiO2 film 22, control gate electrode 23, insulating film 24, source electrode 25a, drain electrode 25b, and gate leading-out electrode 26 are formed. Since the films 21 and 20 are separately etched as mentioned above, no detachment occurs in the etching rate.

Description

【発明の詳細な説明】 〔目次〕 ・概要 ・産業上の利用分野 ・従来の技術(第4図〜第6図) ・発明が解決しようとする課題 ・課題を解決するための手段 ・作用 ・実施例 ■第1の実施例(第1図)、 ■第2の実施例(第2図、第3図)、 発明の効果 〔概要〕 半導体装置及びその製造方法に関し、更に詳しく言えば
、例えば不揮発性半導体記憶装置の製造方法に関し、 安定な製造プロセスを保持しつつ、消去時間を短縮する
ことのできる不揮発性半導体記憶装置の製造方法を提供
することを目的とし、 第1に、半導体基板に溝を形成した後、該溝の内面に更
に形成された第1のゲート絶縁膜の表面を被覆して前記
溝の深さとほぼ等しい膜厚の導電膜を一様に形成する工
程と、全面にマスク部材を塗布して前記溝の上部の凹部
に他の部分よりも膜厚の厚いマスク性膜を形成した後、
前記導電膜とマスク性膜との間でエツチングレート差を
をするエツチングガスを用いてマスク性膜をエツチング
する工程と、前記凹部にのみ前記マスク性膜を残存した
後、前記マスク性膜をマスクとして前記導電膜を選択的
にエツチングして前記溝内に前記導電膜を残存し、フロ
ーティングゲート電極を形成する工程とを含み構成し、 第2に、半導体基板に溝を形成した後、該溝の内面に更
に形成された第1のゲート絶縁膜を被覆して前記溝の深
さとほぼ等しい膜厚の導電膜を形成する工程と、全面に
レジストを塗布し、前記溝の上部の凹部に他の部分より
も膜厚の厚いレジスト膜を形成する工程と、前記レジス
ト膜の膜厚の差を利用して選択的に露光した後、現像し
、前記凹部にのみ前記レジスト膜を残存する工程と、前
記レジスト膜をマスクとして前記導電膜を選択的にエツ
チングして前記溝内に前記導電膜を残存し、フローティ
ングゲート電極を形成する工程とを含み構成する。
[Detailed description of the invention] [Table of contents] - Overview - Field of industrial application - Conventional technology (Figures 4 to 6) - Problems to be solved by the invention - Means and effects for solving the problems - Examples ■First example (Fig. 1), ■Second example (Figs. 2 and 3), Effects of the invention [Summary] Regarding the semiconductor device and its manufacturing method, for example, Regarding a method for manufacturing a non-volatile semiconductor memory device, the purpose of the present invention is to provide a method for manufacturing a non-volatile semiconductor memory device that can reduce erasing time while maintaining a stable manufacturing process. After forming the groove, a step of coating the surface of a first gate insulating film further formed on the inner surface of the groove to uniformly form a conductive film having a thickness approximately equal to the depth of the groove; After applying a masking member to form a masking film that is thicker than other parts in the recessed part above the groove,
etching the masking film using an etching gas that creates an etching rate difference between the conductive film and the masking film; and after leaving the masking film only in the recesses, masking the masking film; and a step of selectively etching the conductive film to leave the conductive film in the groove to form a floating gate electrode.Secondly, after forming the groove in the semiconductor substrate, A step of coating the first gate insulating film further formed on the inner surface of the trench to form a conductive film having a thickness approximately equal to the depth of the trench, and applying a resist to the entire surface and filling the recess above the trench a step of forming a resist film thicker than the portion of the resist film, and a step of selectively exposing and developing the resist film using the difference in film thickness of the resist film, and leaving the resist film only in the recessed portion. , selectively etching the conductive film using the resist film as a mask to leave the conductive film in the groove to form a floating gate electrode.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、更に、
詳しく言えば、例えば不揮発性半導体記憶装置の製造方
法に関する。
The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and further includes:
More specifically, the present invention relates to, for example, a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第4図は、従来例の不揮発性半導体記憶装置(E” F
ROM)の断面図である。
FIG. 4 shows a conventional non-volatile semiconductor memory device (E" F
FIG.

同図に示すように、単位トランジスタはMIS構造を有
するが、ゲート電極がデータを記憶しておくためのフロ
ーティングゲート電極3、及びデータの書き込み/消去
を行うためのコントロールゲート電極5の2段に分かれ
ていることが特徴である0図中符号2はSi基板1上、
フローティングゲート電極3下の第1のゲート絶縁膜、
4はフローティングゲート電極3とコントロールゲート
電極5とに挟まれた第2のゲート絶縁膜、6a、6bは
フローティングゲート電極3の両側のSi基板1表面に
、フローティングゲート電極3の下まで延在してそれぞ
れ設けられたソース領域層及びドレイン領域層である。
As shown in the figure, the unit transistor has an MIS structure, and the gate electrode is divided into two stages: a floating gate electrode 3 for storing data, and a control gate electrode 5 for writing/erasing data. The symbol 2 in the figure is on the Si substrate 1, which is characterized by being separated.
a first gate insulating film under the floating gate electrode 3;
4 is a second gate insulating film sandwiched between the floating gate electrode 3 and the control gate electrode 5; 6a and 6b are on the surface of the Si substrate 1 on both sides of the floating gate electrode 3 and extend to below the floating gate electrode 3; A source region layer and a drain region layer are respectively provided.

このようなE” FROMにデータ書き込みを行う場合
、第5図(a)に示すように、ドレイン領城層6bに約
8■、コントロールゲート電極5に約12Vを印加し、
St基板lを接地することにより、コントロールゲート
電極5の正の電圧により、ドレイン近傍で発生した熱電
子をフローティングゲート電極3内に導入する。
When writing data to such an E'' FROM, as shown in FIG. 5(a), approximately 8V is applied to the drain region layer 6b, approximately 12V is applied to the control gate electrode 5,
By grounding the St substrate 1, hot electrons generated near the drain are introduced into the floating gate electrode 3 by the positive voltage of the control gate electrode 5.

更に、データの消去を行う場合は、第5図(b)に示す
ように、ソース領域層6aに約12Vの電圧を印加し、
コントロールゲート電極5及びSi基板1を接地するこ
とにより、フローティングゲート電極3内に導入された
電子を電界によるトンネル効果により引き出す。
Furthermore, when erasing data, as shown in FIG. 5(b), a voltage of about 12 V is applied to the source region layer 6a,
By grounding the control gate electrode 5 and the Si substrate 1, electrons introduced into the floating gate electrode 3 are extracted by the tunnel effect caused by the electric field.

しかし、上記のように、書き込みの場合に比較してデー
タ消去の場合は電界によるトンネル効果により行ってい
るので、電界の影響がフローティングゲート電極3内部
の深い所まで及ばないため、電子の引き出しに非常に時
間がかかるという問題がある。
However, as mentioned above, compared to writing, data erasing is performed by the tunnel effect caused by the electric field, so the influence of the electric field does not reach deep inside the floating gate electrode 3, so it is difficult to extract electrons. The problem is that it takes a lot of time.

これを解決するため、ソース領域層6aに更に高い電圧
を印加することが考えられるが、ソース11M1層6a
7−生じる逆方向のブレークダウンにより熱正孔が第1
のゲート酸化膜2にトラップされ、リテンション特性や
消去特性を悪化させるという問題がある。
In order to solve this problem, it is possible to apply a higher voltage to the source region layer 6a, but the source 11M1 layer 6a
7-The reverse breakdown that occurs causes the hot hole to become the first
There is a problem in that the particles are trapped in the gate oxide film 2 and deteriorate the retention characteristics and erase characteristics.

また、フローティングゲート電極3の下のソース領域層
6aの第1の重なり領域7aの面積を増やして電子の引
き出されるfJMの面積を大きくするため、ソース領域
層6aの拡散を深くすると、チャネル長が短くなり、デ
ータ読出しの際、パンチスルーが起きてしまうという問
題がある。
Further, in order to increase the area of the first overlapping region 7a of the source region layer 6a under the floating gate electrode 3 and increase the area of fJM from which electrons are extracted, the channel length is increased by deepening the diffusion of the source region layer 6a. This results in a problem that punch-through occurs when reading data.

この場合更に、ソース領域層6aとフローティングゲー
ト電極3との間(第3図(a)、(b)に示すFC−3
間)の容量C1が大きくなり、方St基板1とフローテ
ィングゲート電極3との間の容量及びフローティングゲ
ート電極3とドレイン領域層6bとの間の容量の和C2
が小さくなるため、データの消去の為の電圧(V1+V
2)を印加した場合、ソース領域層6aとフローティン
グゲート電極3との間にかかる電圧v1が却って小さく
なり、第1の重なり領域7aの面積を増やした効果がな
くなるという問題がある。また、これを避けるためには
フローティングゲート電極3を大きくすればよいが高密
度化に反するという問題がある。
In this case, there is also a gap between the source region layer 6a and the floating gate electrode 3 (FC-3 shown in FIGS. 3(a) and 3(b)).
The capacitance C1 between the substrate 1 and the floating gate electrode 3 increases, and the sum C2 of the capacitance between the substrate 1 and the floating gate electrode 3 and the capacitance between the floating gate electrode 3 and the drain region layer 6b increases.
becomes smaller, so the voltage for erasing data (V1+V
If 2) is applied, there is a problem that the voltage v1 applied between the source region layer 6a and the floating gate electrode 3 becomes smaller on the contrary, and the effect of increasing the area of the first overlapping region 7a is lost. Further, in order to avoid this, it is possible to increase the size of the floating gate electrode 3, but there is a problem that this goes against increasing the density.

そこで、第6図(C)に示す特開昭64−10673号
公報のように、Si基l1illに形成された溝12内
にフローティングゲート電極14aを埋め込む構造が考
えられる。このような構造によれば、チャネル長及びS
i基板11とフローティングゲート電極14aとの間の
容量C2を保持したまま、ソース領域層16a及び溝1
2を深くすることによりソース領域層16aとフローテ
ィングゲート電極14aとの重なり領域の面積を増やす
ことができるという長所があり、消去時間の短縮に有効
である。
Therefore, a structure in which the floating gate electrode 14a is buried in the groove 12 formed in the Si-based substrate, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 64-10673 shown in FIG. 6(C), can be considered. According to such a structure, the channel length and S
While maintaining the capacitance C2 between the i-substrate 11 and the floating gate electrode 14a, the source region layer 16a and the groove 1 are
2 has the advantage that the area of the overlapping region between the source region layer 16a and the floating gate electrode 14a can be increased by increasing the depth, which is effective in shortening the erasing time.

第6図(a)〜(c)は、この公報に示される製造方法
を示す。
FIGS. 6(a) to 6(c) show the manufacturing method disclosed in this publication.

まず、同図(a)に示すように、溝’12を被覆してポ
リシリコン膜14を形成し、続いて表面が平坦になるよ
うにレジスト1115を形成する。
First, as shown in FIG. 5A, a polysilicon film 14 is formed to cover the groove '12, and then a resist 1115 is formed so that the surface is flat.

次いで、同図(b)に示すように、ポリシリコン膜14
及びレジスト膜15に対して同じエツチングレートを有
するエツチングガスを用いてエッチバックすることによ
りポリシリコン膜14をエツチングし、ポリシリコン1
1114を溝12内に埋め込んで70−ティングゲート
電極14aを形成する。
Next, as shown in FIG. 3(b), the polysilicon film 14
The polysilicon film 14 is etched by etching back the resist film 15 using an etching gas having the same etching rate.
1114 is buried in the trench 12 to form a 70-ring gate electrode 14a.

その後、同図(C)に示すように、通常の工程を経てE
” FROMが完成する。
After that, as shown in the same figure (C), E
” FROM is completed.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかし、第6図(b)に示すように、レジスト膜15及
びポリシリコン膜14をエッチバックする際、 ■エツチング中の温度上昇によりポリシリコンII!1
4とレジストM15との間のエツチングレートが異なっ
てくる。
However, as shown in FIG. 6(b), when etching back the resist film 15 and polysilicon film 14, (1) polysilicon II! 1
The etching rates between resist M15 and resist M15 are different.

■エツチング中の生成ガスの影響でポリシリコン膜14
とレジスト膜15との間のエツチングレートが異なって
くる。
■Polysilicon film 14 due to the effect of gas generated during etching
The etching rate between the resist film 15 and the resist film 15 becomes different.

という問題があり、ポリシリコン膜14とレジスト膜1
5とのエツチングレートを等しく保持することが困難に
なってくる。
There is a problem that the polysilicon film 14 and the resist film 1
It becomes difficult to maintain the same etching rate with 5.

このため、製造プロセスの安定性に欠け、残存するポリ
シリコン膜の膜厚の制御が困難になってくる。最悪の場
合には下地のSi基板11を傷めたりするという問題が
ある。
Therefore, the manufacturing process lacks stability, and it becomes difficult to control the thickness of the remaining polysilicon film. In the worst case, there is a problem that the underlying Si substrate 11 may be damaged.

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので
、安定な製造プロセスを保持しつつ、消去時間を短縮す
ることのでき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ものである。
The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device that can shorten erasing time while maintaining a stable manufacturing process. It is something.

〔課題を解決するための手段] 上記課題は、第1に、表面に一導電型の不純物層が形成
された反対導電型の半導体基板に前記不純物層より深い
溝を形成する工程と、前記溝の内面に第1のゲート絶縁
膜を形成する工程と、前記第1のゲート絶縁膜の表面を
被覆するように前記溝の深さにほぼ等しい膜厚の導電膜
を一様に形成する工程と、全面にマスク部材を塗布し、
前記溝の上部の凹部に他の部分よりも膜厚の厚いマスク
性膜を形成する工程と、前記導電膜とマスク性膜との間
でエツチングレート差を有するエツチングガスを用いて
マスク性膜をエツチングし、前記凹部にのみ前記マスク
性膜を残存する工程と、前記マスク性膜をマスクとして
前記導電膜を選択的にエツチングして前記溝内に前記導
15膜を残存し、フローティングゲート電極を形成する
工程と、前記導電膜上に第2のゲート絶縁膜を形成する
工程と、前記第2のゲート絶縁膜上にコントロールゲー
ト電極を形成する工程とを有する半導体装置の製造方法
によって達成され、 第2に、表面に一導電型の不純物層が形成された反対導
電型の半導体基板に前記不純物層より深い溝を形成する
工程と、前記溝の内面に第1のゲート絶縁膜を形成する
工程と、前記第1のゲート絶縁膜を被覆するように前記
溝の深さにほぼ等しい膜厚の導電膜を形成する工程と、
全面にレジストを塗布し、前記溝の上部の凹部に他の部
分よりも膜厚の厚いレジスト膜を形成する工程と、前記
レジスト膜の膜厚の差を利用して選択的に露光した後、
現像し、前記凹部にのみ前記レジスト膜を残存する工程
と、前記レジスト膜をマスクとして前記導電膜を選択的
にエツチングして前記溝内に前記導電膜を残存し、フロ
ーティングゲート電極を形成する工程と、前記導電膜上
に第2のゲート絶縁膜を形成する工程と、前記第2のゲ
ート絶縁膜上にコントロールゲート電極を形成する工程
とを有する半導体装置の製造方法によ、って達成される
[Means for Solving the Problems] The above problems first include a step of forming a groove deeper than the impurity layer in a semiconductor substrate of an opposite conductivity type on which an impurity layer of one conductivity type is formed; forming a first gate insulating film on the inner surface of the first gate insulating film, and uniformly forming a conductive film having a thickness substantially equal to the depth of the groove so as to cover the surface of the first gate insulating film. , apply a mask material to the entire surface,
forming a masking film that is thicker than other parts in the recess above the groove; and forming the masking film using an etching gas having an etching rate difference between the conductive film and the masking film. etching to leave the masking film only in the recesses, and selectively etching the conductive film using the masking film as a mask to leave the conductive film in the grooves to form a floating gate electrode. A method for manufacturing a semiconductor device including the steps of forming a second gate insulating film on the conductive film, and forming a control gate electrode on the second gate insulating film, Second, a step of forming a groove deeper than the impurity layer in a semiconductor substrate of an opposite conductivity type on which an impurity layer of one conductivity type is formed on the surface thereof, and a step of forming a first gate insulating film on the inner surface of the groove. and forming a conductive film having a thickness approximately equal to the depth of the groove so as to cover the first gate insulating film;
After applying a resist to the entire surface and forming a resist film thicker than other parts in the recessed part above the groove, and selectively exposing using the difference in the thickness of the resist film,
A step of developing and leaving the resist film only in the recessed portion, and a step of selectively etching the conductive film using the resist film as a mask to leave the conductive film in the groove to form a floating gate electrode. and a method for manufacturing a semiconductor device comprising the steps of forming a second gate insulating film on the conductive film, and forming a control gate electrode on the second gate insulating film. Ru.

〔作用〕[Effect]

本発明の半導体装置の製造方法によれば、フローティン
グゲート電極となる導電膜を溝に埋め込むため、 ■導電膜のエツチングレートよりもエツチングレートの
大きいエツチングガスでレジスト膜のみをエツチングし
、又は、 ■選択露光によりレジスト膜だけをパターニングし、 いずれもレジスト膜厚の厚い溝上部の凹部にレジスト膜
を残存している。その後、残存するレジスト膜をマスク
として導電膜のエツチングレートの大きいエツチングガ
スにより導電膜を選択的にエツチングしている。
According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, in order to embed a conductive film that will become a floating gate electrode in the trench, (1) only the resist film is etched with an etching gas having an etching rate higher than that of the conductive film, or (2) Only the resist film is patterned by selective exposure, and in both cases, the resist film remains in the recesses above the grooves where the resist film is thick. Thereafter, using the remaining resist film as a mask, the conductive film is selectively etched with an etching gas having a high etching rate for the conductive film.

このように、レジスト膜又は導電膜を各別々にエツチン
グしているので、レジスト膜又は導電膜のエツチング中
にそれぞれの膜のエツチングレートが多少変動しても、
従来のエッチバックのようにそれぞれの膜を同時にエツ
チングしているために起こるエツチングレートのTi離
という問題は起こらない。
In this way, since each resist film or conductive film is etched separately, even if the etching rate of each film changes slightly during etching of the resist film or conductive film,
Unlike conventional etch-back methods, the problem of Ti separation in the etching rate, which occurs because each film is etched at the same time, does not occur.

このため、製造プロセスの安定性を保持することができ
る。
Therefore, the stability of the manufacturing process can be maintained.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

■本発明の第1の実施例 第1図(、a)〜(h)は、本発明の第1の実施例のE
I FROMの製造方法について説明する断面図である
■First embodiment of the present invention Figures 1(a) to (h) show the E of the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing an I FROM.

まず、同図(a)に示すように、ソース領域層及びドレ
イン領域層を形成するため、p型のSi基板(半導体基
板)16の表面に打ち込みエネルギ40 k e V、
  ドーズ量4 Xl01Sc m−”の条件で砒素(
As)をイオン注入する。続いて加熱処理を行い、As
を活性化及び再分布させて深さ約1600人のn十型拡
散層(不純物層)17を形成する。
First, as shown in FIG. 5A, in order to form a source region layer and a drain region layer, the surface of a p-type Si substrate (semiconductor substrate) 16 was implanted with an energy of 40 k e V,
Arsenic (
As) is ion-implanted. Subsequently, heat treatment is performed to form As
is activated and redistributed to form an n+ type diffusion layer (impurity layer) 17 with a depth of about 1600.

次いで、同図(b)に示すように、ゲート部を形成する
ため、C1,ガスを用いたドライエツチングにより、こ
のn十型拡散層17よりも深い深さ約2000人1幅0
.8〜1μm、長さ0.8 μmの溝1Bを形成する。
Next, as shown in FIG. 5B, in order to form a gate part, a layer of about 2000 mm deep and 0 mm wide, which is deeper than the n+ type diffusion layer 17, is etched by dry etching using C1 gas.
.. A groove 1B having a length of 8 to 1 μm and a length of 0.8 μm is formed.

続いて、Si基板16の表面を熱酸化し、第1のゲート
絶縁膜となる約100人の5102M19を形成する。
Subsequently, the surface of the Si substrate 16 is thermally oxidized to form about 100 layers of 5102M19, which will become the first gate insulating film.

次に、同図(C)に示すように、フローティングゲート
電極を形成するため、SiO□l!!19を被覆して、
溝18の深さとほぼ等しい膜厚約2000人のポリシリ
コンB(導電膜)20を形成する0次いで、打ち込みエ
ネルギー40keV、  ドーズ量4xlO”cm−”
の条件でポリシリコン膜20にり・ン(P)をイオン注
入し、ポリシリコンM20をn+型化する。
Next, as shown in the same figure (C), in order to form a floating gate electrode, SiO□l! ! 19,
A polysilicon B (conductive film) 20 with a film thickness of about 2000 mm is formed with a film thickness almost equal to the depth of the groove 18. Then, the implantation energy is 40 keV and the dose is 4xlO"cm-".
Ions (P) are ion-implanted into the polysilicon film 20 under the following conditions to convert the polysilicon M20 into n+ type.

次いで、同図(d)に示すように、全面にレジスト(マ
スク部材)を塗布し、溝18の上部の凹部18aに他の
部分よりも厚いレジスト膜(マスク性膜)21を形成す
る。
Next, as shown in FIG. 2D, a resist (mask member) is applied to the entire surface, and a resist film (mask film) 21 is formed in the recessed part 18a above the groove 18, which is thicker than in other parts.

次に、同図(e)に示すように、0□ガスを用いたドラ
イエツチングにより、膜厚の厚い凹部18aのレジスト
膜21のみを残すようにレジスト膜21をエツチングす
る。このとき、レジスト膜21のエツチングレートが大
きい02ガスを用いているので、ポリシリコン膜20は
ほとんどエツチングされない。
Next, as shown in FIG. 4E, the resist film 21 is etched by dry etching using 0□ gas so that only the thick resist film 21 in the recesses 18a remains. At this time, since the 02 gas having a high etching rate for the resist film 21 is used, the polysilicon film 20 is hardly etched.

次いで、CINガスを用いたドライエツチングにより、
同図(f)に示すように、溝18内にのみポリシリコン
11!20を残すようにレジスト膜21をマスクとして
ポリシリコン膜20をエツチングしてフローティングゲ
ート電極20aを形成する。
Next, by dry etching using CIN gas,
As shown in FIG. 2F, the polysilicon film 20 is etched using the resist film 21 as a mask so that the polysilicon film 11!20 is left only in the groove 18, thereby forming a floating gate electrode 20a.

このとき、ポリシリコン膜20のエツチングレートが大
きいC1zガスを用いているので、レジスト膜21はほ
とんどエツチングされない、従って、下地のSiO□I
I!119が表出するまでエツチングを行うことにより
、制御性よく溝18内に丁度ポリシリコンM20aを埋
め込むことができる。
At this time, since the C1z gas having a high etching rate for the polysilicon film 20 is used, the resist film 21 is hardly etched.
I! By performing etching until 119 is exposed, the polysilicon M20a can be filled exactly into the groove 18 with good controllability.

次に、同図(g)に示すように、第2のゲート絶縁膜と
なる膜厚300人のSiO□11122を熱酸化により
ポリシリコン!lI20a上に形成する。
Next, as shown in the same figure (g), SiO□11122 with a thickness of 300 mm, which will become the second gate insulating film, is thermally oxidized to form polysilicon. Formed on lI20a.

続いて、ポリシリコン膜を形成した後、パターニングし
てコントロールゲート電極23を形成する。その後、通
常の工程によりコントロールゲート電極を被覆して絶縁
N24を形成し、更にAj!等によりソース電極25a
、ドレイン電極25b及びゲート引出電極26を形成す
ると、Et FROMが完成する(同図(h))。
Subsequently, a polysilicon film is formed and then patterned to form a control gate electrode 23. Thereafter, the control gate electrode is covered by a normal process to form an insulator N24, and then Aj! etc., the source electrode 25a
, the drain electrode 25b and the gate lead electrode 26 are formed, and the Et FROM is completed (FIG. 6(h)).

以上のように、本発明の第1の実施例によれば、iJ 
L 図(e )及び(f)に示すように、レジスト膜2
1及びポリシリコン膜20をそれぞれ選択性のあるエツ
チングガスにより別々にエツチングしている。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, iJ
L As shown in Figures (e) and (f), the resist film 2
1 and polysilicon film 20 are separately etched using selective etching gas.

このため、それぞれの11120.21のエンチング中
にエツチングレートが多少変動しても、従来のエッチバ
ックのようにそれぞれの膜20.21を同時にエツチン
グしているために起こるエツチングレートの”jlEH
という問題は起こらないので、製造プロセスの安定性を
保持することができる。
Therefore, even if the etching rate fluctuates somewhat during etching of each film 20.21, the etching rate "jlEH" caused by etching each film 20.21 at the same time as in conventional etch-back.
Since this problem does not occur, the stability of the manufacturing process can be maintained.

なお、上記の実施例ではマスク性膜としてレジスト膜2
1を用いているが、SOG膜その他塗布法により形成す
ることができるものであればよい。
Note that in the above embodiment, the resist film 2 is used as the masking film.
1 is used, but any other material that can be formed by a coating method such as an SOG film may be used.

■第2の実施例 第2図(a)、(b)は、本発明の第2の実施例のE”
 FROMの製造方法について説明する断面図である。
■Second Embodiment FIGS. 2(a) and 2(b) show the second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a FROM.

第1の実施例と異なるところは、レジスト膜(マスク性
膜)21を凹部18aに残す第1図(d)。
The difference from the first embodiment is that the resist film (mask film) 21 is left in the recess 18a in FIG. 1(d).

(e)に示す方法の代わりにレジスト膜21を選択的に
露光する方法を用いていることである。
Instead of the method shown in (e), a method of selectively exposing the resist film 21 is used.

即ち、第2図(a)に示すように、レジスト膜21をポ
リシリコン[(導電[1)20上に形成した後、第2図
(b)に示すように、レジスト膜21の膜厚の厚い凹部
18aのレジスト膜21には充分に露光の紫外線が照射
されないように短時間に露光し、続いて、第2図(c)
に示すように、これを現像して凹部18aにのみレジス
トW121bを残す。
That is, as shown in FIG. 2(a), after forming a resist film 21 on the polysilicon [(conductive [1)] 20, as shown in FIG. 2(b), the thickness of the resist film 21 is reduced. The resist film 21 in the thick concave portion 18a is exposed for a short time so that the ultraviolet rays are not sufficiently irradiated, and then, as shown in FIG. 2(c).
As shown in FIG. 2, this is developed to leave the resist W121b only in the recesses 18a.

その後、第1図(f)〜(h)に示すような第1の実施
例と同様な工程を経て、E” FROMが完成する。
Thereafter, the E'' FROM is completed through the same steps as in the first embodiment as shown in FIGS. 1(f) to 1(h).

以上のように、本発明の第2の実施例によれば、第2図
(b)に示すように、選択露光によりレジスト膜21だ
けをパターニングし、続いて、残存するレジストII!
21 bをマスクとして、ポリシリコン膜20のエツチ
ングレートの大きいC1,ガスを用いてポリシリコン膜
20をエツチングしている。
As described above, according to the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2(b), only the resist film 21 is patterned by selective exposure, and then the remaining resist II!
Using 21b as a mask, the polysilicon film 20 is etched using gas C1, which has a high etching rate for the polysilicon film 20.

このため、ポリシリコン膜20のエツチング中にエツチ
ングレートが多少変動しても、従来のエッチバックのよ
うにレジスト膜及びポリシリコン膜を同時にエツチング
しているために起こるエツチングレートの単離という問
題は生じないので、製造プロセスの安定性を保持するこ
とができる。
Therefore, even if the etching rate changes somewhat during etching of the polysilicon film 20, the problem of etching rate isolation that occurs when the resist film and polysilicon film are simultaneously etched as in conventional etchback is avoided. Since this does not occur, the stability of the manufacturing process can be maintained.

なお、上記の第1及び第2の実施例では、第1回(a)
に示すように、工程の最初にソース領域層17a及びド
レイン領域層17bとなるn十型拡散膚17を形成して
いるが、溝18内にフローティングゲート電極20aを
形成後に、溝18の両側にソース領域層17a及びドレ
イン領域層17bを形成してもよい。
Note that in the first and second embodiments above, the first (a)
As shown in FIG. 2, an n-type diffusion layer 17 that becomes a source region layer 17a and a drain region layer 17b is formed at the beginning of the process. A source region layer 17a and a drain region layer 17b may be formed.

また、第3図に示すフローティングゲート電極20aと
ソース領域層17aとの間の容量C1を小さくするため
に、ソース領域層17aの不純物濃度を低濃度にす墨こ
ともできる。これにより、フローティングゲート電極2
0aとソース領域層17aとの間により高い電圧がかか
ることになり、消去時間の一層の短縮を図ることができ
る。
Further, in order to reduce the capacitance C1 between the floating gate electrode 20a and the source region layer 17a shown in FIG. 3, the impurity concentration of the source region layer 17a can be made low. As a result, floating gate electrode 2
A higher voltage is applied between Oa and source region layer 17a, and the erasing time can be further shortened.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、本発明の半導体装置の製造方法によれば
、溝に導電膜を埋め込むため、レジスト膜を単独にパタ
ーニングし、続いてこのレジスト膜をマスクとして導電
膜をエツチングしているので、従来のエッチバックのよ
うにレジスト膜及びポリシリコン膜を同時にエツチング
しているために起こるエツチングレートの′4EjlI
という問題は生じない。
As described above, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, in order to embed a conductive film in the trench, the resist film is patterned independently, and then the conductive film is etched using this resist film as a mask. '4EjlI of the etching rate that occurs because the resist film and polysilicon film are etched at the same time as in conventional etchback.
This problem does not arise.

これにより、製造プロセスの安定性を保持しつつ、消去
時間の短縮を図ることができる。
This makes it possible to reduce the erasing time while maintaining the stability of the manufacturing process.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の第1の実施例のE”FROMの製造
方法について説明する断面図、第2図は、本発明の第2
の実施例のEl FROMの製造方法について説明する
断面図、第3図は、消去動作時のE” FROMの等価
回路図、 第4図は、従来例のE” FROMについて説明する断
面図、 第5図は、従来例のE” FROMの書込み及び消去動
作について説明する断面図、 第6図は、従来例の製造方法について説明する断面図で
ある。 〔符号の説明〕 1.11・=St基板、 2.13a・・・第1のゲート絶縁膜、3・・・フロー
ティングゲート電極、 4.37・・・第2のゲート絶縁膜、 5.23.38・・・コントロールゲート電極、6 a
、17a、39a・・・ソース領域層、6 b、17b
、39b・・・ドレイン領域層、7a・・・第1の重な
り領域、 7 b−・・第2の重なり領域、 8.24.40・・・絶縁膜、 9 a、25a、41a・・・ソース電極、9 b、2
5b、41b−・・ドレイン電極、10.26.42・
・・ゲート引出し電極、12.18−・・溝、 13・・・5i(h膜、 14・・・ポリシリコン膜、 14 a * 2Q a ・・・ポリシリコン膜−ト電
極)、 (フローティングゲ 15.21a・・・レジスト膜、 16・・・Si基板(半導体基板)、 17・・・n十型拡散層(不純物層)、18a・・・凹
部、
FIG. 1 is a sectional view explaining the manufacturing method of E"FROM according to the first embodiment of the present invention, and FIG.
3 is an equivalent circuit diagram of the E" FROM during erasing operation; FIG. 4 is a sectional view explaining the conventional E"FROM; FIG. 5 is a sectional view illustrating write and erase operations of the conventional E'' FROM. FIG. 6 is a sectional view illustrating the conventional manufacturing method. [Explanation of symbols] 1.11·=St Substrate, 2.13a... First gate insulating film, 3... Floating gate electrode, 4.37... Second gate insulating film, 5.23.38... Control gate electrode, 6 a
, 17a, 39a...source region layer, 6b, 17b
, 39b...Drain region layer, 7a...First overlapping region, 7b-...Second overlapping region, 8.24.40...Insulating film, 9a, 25a, 41a... Source electrode, 9 b, 2
5b, 41b--Drain electrode, 10.26.42-
...gate extraction electrode, 12.18--groove, 13...5i (h film, 14...polysilicon film, 14a*2Qa...polysilicon film-to electrode), (floating gate) 15.21a... Resist film, 16... Si substrate (semiconductor substrate), 17... n-type diffusion layer (impurity layer), 18a... Recessed part,

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)表面に一導電型の不純物層が形成された反対導電
型の半導体基板に前記不純物層より深い溝を形成する工
程と、 前記溝の内面に第1のゲート絶縁膜を形成する工程と、 前記第1のゲート絶縁膜の表面を被覆するように前記溝
の深さにほぼ等しい膜厚の導電膜を一様に形成する工程
と、 全面にマスク部材を塗布し、前記溝の上部の凹部に他の
部分よりも膜厚の厚いマスク性膜を形成する工程と、 前記導電膜のエッチングレートと比較してマスク性膜の
エッチングレートの大きいエッチングガスを用いてマス
ク性膜をエッチングし、前記凹部に前記マスク性膜を残
存する工程と、 前記マスク性膜をマスクとして前記導電膜を選択的にエ
ッチングして前記溝内に前記導電膜を残存し、フローテ
ィングゲート電極を形成する工程と、 前記導電膜上に第2のゲート絶縁膜を形成する工程と、 前記第2のゲート絶縁膜上にコントロールゲート電極を
形成する工程とを有する半導体装置の製造方法。
(1) A step of forming a groove deeper than the impurity layer in a semiconductor substrate of an opposite conductivity type on which an impurity layer of one conductivity type is formed on the surface, and a step of forming a first gate insulating film on the inner surface of the groove. , uniformly forming a conductive film having a thickness approximately equal to the depth of the groove so as to cover the surface of the first gate insulating film; and applying a mask member to the entire surface of the groove to cover the surface of the first gate insulating film. forming a masking film that is thicker in the recess than other parts; etching the masking film using an etching gas that has a higher etching rate for the masking film than the etching rate for the conductive film; a step of leaving the masking film in the recess; a step of selectively etching the conductive film using the masking film as a mask to leave the conductive film in the groove to form a floating gate electrode; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a second gate insulating film on the conductive film; and forming a control gate electrode on the second gate insulating film.
(2)表面に一導電型の不純物層が形成された反対導電
型の半導体基板に前記不純物層より深い溝を形成する工
程と、 前記溝の内面に第1のゲート絶縁膜を形成する工程と、 前記第1のゲート絶縁膜を被覆するように前記溝の深さ
にほぼ等しい膜厚の導電膜を形成する工程と、 全面にレジストを塗布し、前記溝の上部の凹部に他の部
分よりも膜厚の厚いレジスト膜を形成する工程と、 前記レジスト膜の膜厚の差を利用して選択的に露光した
後、現像し、前記凹部に前記レジスト膜を残存する工程
と、 前記レジスト膜をマスクとして前記導電膜を選択的にエ
ッチングして前記溝内に前記導電膜を残存し、フローテ
ィングゲート電極を形成する工程と、 前記導電膜上に第2のゲート絶縁膜を形成する工程と、 前記第2のゲート絶縁膜上にコントロールゲート電極を
形成する工程とを有する半導体装置の製造方法。
(2) forming a groove deeper than the impurity layer in a semiconductor substrate of an opposite conductivity type on which an impurity layer of one conductivity type is formed; and forming a first gate insulating film on the inner surface of the groove. , forming a conductive film having a thickness approximately equal to the depth of the trench so as to cover the first gate insulating film; and applying a resist to the entire surface, and forming a conductive film in the recess above the trench from other parts. a step of forming a thick resist film; a step of selectively exposing and developing the resist film using the difference in film thickness of the resist film to leave the resist film in the recessed portion; selectively etching the conductive film using the conductive film as a mask to leave the conductive film in the groove to form a floating gate electrode; forming a second gate insulating film on the conductive film; forming a control gate electrode on the second gate insulating film.
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