JPH11103033A - Manufacture of nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents

Manufacture of nonvolatile semiconductor memory device

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JPH11103033A
JPH11103033A JP9263944A JP26394497A JPH11103033A JP H11103033 A JPH11103033 A JP H11103033A JP 9263944 A JP9263944 A JP 9263944A JP 26394497 A JP26394497 A JP 26394497A JP H11103033 A JPH11103033 A JP H11103033A
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JP
Japan
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film
gate electrode
floating gate
forming
insulating film
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Application number
JP9263944A
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Japanese (ja)
Inventor
Tadashi Ikeda
直史 池田
Yasuhiro Yamamura
育弘 山村
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device of an NAND type, using self-aligned shallow trench isolation(SA-STI) cells, which can remove a phenomenon such that a trench-type element isolation region end is positioned outside of a floating gate electrode end for suppressing defective memory cells caused by the phenomenon. SOLUTION: A CVD SiO2 film 14 and a polysilicon film 13 are subjected to a patterning process to form a pad 30 for a floating gate electrode, trenches 33 are made into a surface of a semiconductor substrate 11 with the use of a pad 30 having an HTO film 31 and an Si3 N4 film 32 deposited thereon as a mask. Then a resultant structure is subjected to a thermal oxidation process to form a thermal oxidized film 34 having thickness such that the positions of interfaces between the oxide film on the trenches 33 and the semiconductor substrate are located on a channel center side of the end of the pad 30.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は不揮発性半導体記憶
装置の製造方法に関し、さらに詳しくは、フローティン
グゲート型MOSトランジスタの不揮発性メモリセルを
有する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 method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, and more particularly, to a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device having nonvolatile memory cells of floating gate type MOS transistors.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、不揮発性半導体記憶装置として、
フローティングゲート型MOSトランジスタの不揮発性
メモリセルを用いたEPROM(Erasable P
rogrammable Read−Only Mem
ory)、EEPROM(Electrically
Erasable Programmable Rea
d−Only Memory)、EEPROMの一つで
一括消去法を採る、フラッシュメモリ(Flash M
emory)等が盛んに開発され、実用化もなされてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, as a nonvolatile semiconductor memory device,
EPROM (Erasable P-ROM) using nonvolatile memory cells of floating gate type MOS transistors
programmable Read-Only Mem
ory), EEPROM (Electrically
Erasable Programmable Rea
d-Only Memory), a flash memory (Flash M) that employs the batch erase method in one of the EEPROMs.
emory) has been actively developed and put into practical use.

【0003】上述したフラッシュメモリには、NOR型
フラッシュメモリとNAND型フラッシュメモリがあ
り、前者は一個のフローティングゲート型MOSトラン
ジスタをフラッシュメモリに一つのメモリセルとするも
ので、後者は複数個、例えばN個のフローティングゲー
ト型MOSトランジスタによるメモリセルを隣接させて
配置したNANDセルが一つの単位セルとなっているも
のである。この様なNAND型フラッシュメモリは、N
OR型フラッシュメモリに比べて、ランダムアクセス速
度は遅いが、高集積化の面で優れた構成となっているの
で、高集積化を目指したフラッシュメモリとして、近年
盛んに開発され、実用化もなされているものである。
The above-mentioned flash memories include a NOR type flash memory and a NAND type flash memory. In the former, one floating gate type MOS transistor is used as one memory cell in the flash memory. A NAND cell in which memory cells each including N floating gate MOS transistors are arranged adjacent to each other is one unit cell. Such a NAND flash memory has N
Although the random access speed is slower than that of the OR type flash memory, it has an excellent configuration in terms of high integration. Therefore, it has been actively developed in recent years as a flash memory aiming for high integration and has been put to practical use. Is what it is.

【0004】高集積化フラッシュメモリを目指して開発
された、NAND型フラッシュメモリのNANDセル構
造の一つとして、IEDM Tech.Dig.199
4,pp61〜64に報告されている、素子分離領域
を、フローティングゲート電極の幅方向の端部に自己整
合的に形成するSA−STI(Self−Aligne
d Shallow Trench Isolatio
n)セルを用いたNAND型フラッシュメモリがある。
As one of the NAND cell structures of a NAND flash memory developed for a highly integrated flash memory, IEDM Tech. Dig. 199
4, pp61-64, an SA-STI (Self-Align) in which an element isolation region is formed in a self-aligned manner at the widthwise end of a floating gate electrode.
d Shallow Trench Isolation
n) There is a NAND flash memory using cells.

【0005】NAND型セルとしての、上述したSA−
STIセルの構成は、図7に示すようなものである。こ
こで、図7(a)はSA−STIセルの概略平面図で、
(b)は図7(a)のA−A部、即ちメモリセルのフロ
ーティングゲート電極幅方向の概略断面図である。図7
(a)に示すように、SA−STIセルは、ビット線と
接続する選択MOSトランジスタのコンタクト部と、こ
のコンタクト部側の選択MOSトランジスタと、フロー
ティングゲート型MOSトランジスタによる複数個のメ
モリセルと、ソースライン部と、ソースライン部側の選
択MOSトランジスタとで構成されている。
[0005] The above SA-
The configuration of the STI cell is as shown in FIG. Here, FIG. 7A is a schematic plan view of the SA-STI cell.
FIG. 8B is a schematic cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 7A, that is, the width direction of the floating gate electrode of the memory cell. FIG.
As shown in (a), the SA-STI cell includes a contact portion of a select MOS transistor connected to a bit line, a select MOS transistor on the contact portion side, and a plurality of memory cells formed by floating gate type MOS transistors. It is composed of a source line section and a selection MOS transistor on the source line section side.

【0006】素子分離領域は、図7(b)に示すよう
に、チャネル幅方向のフローティングゲート電極端部に
自己整合的に形成した素子分離用溝(トレンチ)を用い
る素子分離法、所謂トレンチ素子分離法で形成されたも
のである。また、図7(b)に示すように、素子分離領
域のLPCVDSiO2 膜の表面がフローティングゲー
ト電極の膜厚の半分より下方の位置となっているので、
フローティングゲート電極に対向するコントロールゲー
ト電極の面積が、フローティングゲート電極側壁部の寄
与分で大きくなっている。
As shown in FIG. 7B, the element isolation region is an element isolation method using an element isolation groove (trench) formed in a self-aligned manner at the end of the floating gate electrode in the channel width direction, that is, a so-called trench element. It was formed by a separation method. Further, as shown in FIG. 7B, since the surface of the LPCVD SiO 2 film in the element isolation region is located at a position lower than half of the thickness of the floating gate electrode,
The area of the control gate electrode facing the floating gate electrode is increased by the contribution of the floating gate electrode side wall.

【0007】上述したSA−STIセルを設計デザイン
ルールの最小加工寸法(Minimum Featur
e Size)Fで設計すると、上述したSA−STI
セルのメモリセルの面積Aは、図7(a)に示すよう
に、理論的な最小面積である、A=4F2 で設計でき
る。従って、SA−STIセルにおいて、メモリセルの
個数を増加させて、このメモリセル部分の面積を増加さ
せれば、ビット線とのコンタクト部と、選択MOSトラ
ンジスタ部と、ソースライン部とを加えた面積がメモリ
セル部分の面積に比較して無視できる程度にすることが
でき、最小加工寸法の制限内で最も高集積化したNAN
D型フラッシュメモリが作製できる。
The above SA-STI cell is designed to have a minimum feature size (Minimum Feature) of the design rule.
e Size) F, the above-mentioned SA-STI
As shown in FIG. 7A, the area A of the memory cell of the cell can be designed with A = 4F 2 which is the theoretical minimum area. Therefore, in the SA-STI cell, if the number of memory cells is increased and the area of the memory cell portion is increased, a contact portion with a bit line, a selection MOS transistor portion, and a source line portion are added. The area can be made negligible compared to the area of the memory cell part, and the NAN with the highest integration within the limit of the minimum processing size
A D-type flash memory can be manufactured.

【0008】一方、クォータミクロン程度の最小加工寸
法でフローティングゲート電極を形成して、フローティ
ングゲート電極の厚みもクォータミクロン程度となる
と、フローティングゲート電極のチャネル幅方向の側壁
面がフローティングゲート電極とコントロールゲート電
極間容量の電極面積増加に大きく寄与する。従って従来
のようなフローティングゲート電極の素子分離領域への
張り出し部分を設けなくとも、フローティングゲート電
極に所望の電位を与えるためのコントロールゲート電極
の電圧に関係する、フローティングゲート電極の所望の
容量結合比を確保することができる。
On the other hand, when a floating gate electrode is formed with a minimum processing dimension of about a quarter micron and the thickness of the floating gate electrode is also about a quarter micron, the side wall surface of the floating gate electrode in the channel width direction is formed between the floating gate electrode and the control gate. This greatly contributes to an increase in the electrode area of the interelectrode capacitance. Therefore, the desired capacitance coupling ratio of the floating gate electrode, which is related to the voltage of the control gate electrode for applying a desired potential to the floating gate electrode, without providing a portion where the floating gate electrode extends to the element isolation region as in the related art. Can be secured.

【0009】ここで、上述した構成の、SA−STIセ
ルを用いたNAND型フラッシュメモリである、不揮発
性半導体記憶装置の製造方法を、図8〜図10を参照し
て説明する。まず、図8(a)に示すように、NAND
型フラッシュメモリのメモリセル部と周辺回路部等とを
分離するためのP型のウェル等が形成されている半導体
基板11表面に、熱酸化法を用いて、フローティングゲ
ート型MOSトランジスタのトンネル絶縁膜にする、ゲ
ート酸化膜12を形成する。その後、減圧CVD法等に
より、フローティングゲート電極とする、不純物をドー
プしたポリシリコン膜13を形成し、更に常圧CVD法
等により、CVDSiO2 膜14を堆積する。
Here, a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, which is a NAND flash memory using SA-STI cells having the above configuration, will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG.
Insulating film of a floating gate type MOS transistor is formed on a surface of a semiconductor substrate 11 on which a P-type well or the like for separating a memory cell portion and a peripheral circuit portion of a flash memory is formed by thermal oxidation. Then, a gate oxide film 12 is formed. Thereafter, an impurity-doped polysilicon film 13 serving as a floating gate electrode is formed by a low pressure CVD method or the like, and a CVD SiO 2 film 14 is further deposited by a normal pressure CVD method or the like.

【0010】次に、図8(b)に示すように、フォトリ
ソグラフィ技術を用いて、CVDSiO2 膜14/ポリ
シリコン膜13/ゲート酸化膜12をパターニングし
て、素子分離領域のCVDSiO2 膜14/ポリシリコ
ン膜13/ゲート酸化膜12を除去し、続いてパターニ
ングされたCVDSiO2 膜14/ポリシリコン膜13
/ゲート酸化膜12をマスクとして、半導体基板11表
面をエッチングし、トレンチ15を形成する。その後、
トレンチ15形成時のダメージを除去するために、窒素
雰囲気中での熱処理を行い、続いてゲート酸化膜12の
エッジを保護する意味も含めた熱酸化を行い、トレンチ
15側壁に熱酸化膜16を形成する。なお、この熱酸化
時に、ポリシリコン膜13側壁も酸化され、熱酸化膜1
7が形成される。次に、イオン注入法を用い、例えばボ
ロン(B)イオンをイオン注入して、素子分離領域のト
レンチ15底部にチャネル阻止層18を形成する。
[0010] Next, as shown in FIG. 8 (b), by photolithography, CVD SiO 2 film 14 / poly-silicon film 13 / by patterning the gate oxide film 12, CVD SiO 2 film of the element isolation region 14 / Polysilicon film 13 / gate oxide film 12 is removed, and then patterned SiO 2 film 14 / polysilicon film 13
Using the gate oxide film 12 as a mask, the surface of the semiconductor substrate 11 is etched to form a trench 15. afterwards,
In order to remove the damage at the time of forming the trench 15, a heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere, and then a thermal oxidation is performed to protect the edge of the gate oxide film 12, and a thermal oxide film 16 is formed on the side wall of the trench 15. Form. During this thermal oxidation, the side wall of the polysilicon film 13 is also oxidized, and
7 is formed. Next, for example, boron (B) ions are ion-implanted by ion implantation to form a channel blocking layer 18 at the bottom of the trench 15 in the element isolation region.

【0011】次に、図8(c)に示すように、減圧CV
D法等により、LPCVDSiO2膜19を堆積して、
素子分離領域となるトレンチ15部やフローティングゲ
ート電極となる、パターニングされたポリシリコン膜1
3間等をLPCVDSiO2膜19で埋め込む。
Next, as shown in FIG.
The LPCVD SiO 2 film 19 is deposited by the D method or the like,
Patterned polysilicon film 1 serving as a trench 15 and a floating gate electrode serving as an element isolation region
The space between the three layers is buried with an LPCVD SiO 2 film 19.

【0012】次に、図9(d)に示すように、LPCV
DSiO2 膜19、ポリシリコン膜13上のCVDSi
2 膜14および熱酸化膜17をエッチバックし、LP
CVDSiO2 膜19の表面位置が、ポリシリコン膜1
3の膜厚の半分程度の位置となるまでエッチバックす
る。その後、SiO2 膜/Si3 4 膜/SiO2 膜で
構成される、インターポリONO膜20を形成する。次
に、図面は省略するが、フォトリソグラフィ技術を用い
て、SA−STIセルのメモリセル部以外のインターポ
リONO膜20を除去する。
Next, as shown in FIG.
CVDSi on DSiO 2 film 19 and polysilicon film 13
The O 2 film 14 and the thermal oxide film 17 are etched back, and LP
The position of the surface of the CVD SiO 2 film 19 is the polysilicon film 1.
Etch back until the position of about 3 of the film thickness of No. 3 is reached. Thereafter, an interpoly ONO film 20 composed of a SiO 2 film / Si 3 N 4 film / SiO 2 film is formed. Next, although not shown, the interpoly ONO film 20 other than the memory cell portion of the SA-STI cell is removed using a photolithography technique.

【0013】次に、図9(e)に示すように、フローテ
ィングゲート型MOSトランジスタのコントロールゲー
ト電極とする電極膜、例えばポリシリコン膜21とWS
2膜22とによるポリサイド膜を形成する。その後
は、図面を省略するが、メモリセル部のWSi2 膜22
/ポリシリコン膜21/インターポリONO膜20/ポ
リシリコン膜13/ゲート酸化膜12や、選択MOSト
ランジスタ部のWSi2 膜22/ポリシリコン膜21/
ポリシリコン膜13/ゲート酸化膜12をパターニング
により、フローティングゲート電極やコントロールゲー
ト電極等で構成されるメモリセルのゲート電極部や、選
択MOSトランジスタ部のゲート電極部を形成し、その
後イオン注入法等により、ソース・ドレイン層を形成す
る。更にその後、CVDSiO2 膜の堆積した後、常法
に準ずる製法により、NAND型フラッシュメモリの周
辺回路部のMOSトランジスタ等の形成、層間絶縁膜の
堆積、コンタクトホールの形成、配線形成、パッシベー
ション膜の堆積、パッド開口の形成等を行って、SA−
STIセルを用いたNAND型フラッシュメモリを作製
する。
Next, as shown in FIG. 9E, an electrode film as a control gate electrode of the floating gate type MOS transistor, for example, a polysilicon film 21 and WS
A polycide film is formed with the i 2 film 22. After that, although not shown, the WSi 2 film 22 in the memory cell portion
/ Polysilicon film 21 / interpoly ONO film 20 / polysilicon film 13 / gate oxide film 12, or WSi 2 film 22 of select MOS transistor portion / polysilicon film 21 /
By patterning the polysilicon film 13 / gate oxide film 12, a gate electrode portion of a memory cell composed of a floating gate electrode, a control gate electrode and the like, and a gate electrode portion of a selection MOS transistor portion are formed. Thus, source / drain layers are formed. After that, after depositing a CVD SiO 2 film, a MOS transistor or the like in the peripheral circuit portion of the NAND flash memory is formed, an interlayer insulating film is formed, a contact hole is formed, a wiring is formed, and a passivation film is formed by a manufacturing method according to a conventional method. After performing deposition, formation of pad openings, etc., SA-
A NAND flash memory using STI cells is manufactured.

【0014】しかしながら、上述したNAND型フラッ
シュメモリの製造方法においては、トレンチ15形成時
のダメージを除去するための熱酸化工程で、トレンチ1
5部の結晶シリコンの熱酸化膜成長速度と、ポリシリコ
ン膜13側壁のポリシリコンの熱酸化膜成長速度との違
いにより、トレンチ15側壁の熱酸化膜16とポリシリ
コン膜13側壁の熱酸化膜17の膜厚が大きく異なり、
図9(e)のR部の拡大図である図10(a)に示すよ
うに、トレンチ15上部における熱酸化膜16と半導体
基板11の界面位置が、フローティングゲート電極とな
るポリシリコン膜13端部の外側の位置となるオフセッ
トが生じ、フローティングゲート電極幅が、メモリセル
の素子分離領域間の幅、即ちメモリセルのチャネル幅よ
り狭くなるという現象が起こる。
However, in the above-described method of manufacturing a NAND flash memory, the trench 1 is subjected to a thermal oxidation process for removing damage when the trench 15 is formed.
Due to the difference between the growth rate of the thermal oxide film of the crystalline silicon of 5 parts and the growth rate of the thermal oxide film of the polysilicon on the side wall of the polysilicon film 13, the thermal oxide film 16 on the side wall of the trench 15 and the thermal oxide film on the side wall of the polysilicon film 13 The film thickness of 17 differs greatly,
As shown in FIG. 10A, which is an enlarged view of the R portion in FIG. 9E, the interface position between the thermal oxide film 16 and the semiconductor substrate 11 above the trench 15 is located at the end of the polysilicon film 13 serving as a floating gate electrode. An offset occurs at a position outside the portion, and a phenomenon occurs that the width of the floating gate electrode becomes narrower than the width between element isolation regions of the memory cell, that is, the channel width of the memory cell.

【0015】図10(a)に示すようなポリシリコン膜
13端部とトレンチ15部の絶縁膜端部、即ち熱酸化膜
16と半導体基板11の界面位置との間にオフセットが
生ずると、書き込みが行われたメモリセル、即ちFNト
ンネリング(Fowler−Nordheim Tun
nelling)現象を利用した半導体基板11からフ
ローティングゲート電極への電子注入して、しきい値電
圧増加を行ったメモリセルの、記憶データ読み出し時に
おけるメモリセルのチャネル表面電位分布が、図10
(b)に示すようなものとなる。このような表面電位分
布になると、本来OFF状態であるべきメモリセルが、
フローティングゲート電極端部において、ソースとドレ
イン間に電流が流れてON状態として読み出されてしま
うので、記憶データを正しく読み出せないメモリセル、
所謂不良メモリセルが発生するという問題が発生する虞
がある。
If an offset occurs between the end of the polysilicon film 13 and the end of the insulating film in the trench 15 as shown in FIG. , The FN tunneling (Fowler-Nordheim Tun)
FIG. 10 shows the channel surface potential distribution of the memory cell at the time of reading stored data of the memory cell in which the threshold voltage has been increased by injecting electrons from the semiconductor substrate 11 into the floating gate electrode using the (nelling) phenomenon.
The result is as shown in FIG. With such a surface potential distribution, the memory cells that should be in the OFF state,
At the end of the floating gate electrode, a current flows between the source and the drain and is read as an ON state.
There is a possibility that a problem that a so-called defective memory cell occurs may occur.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】上記従来のNAND型
フラッシュメモリの製造方法におけるSA−STIセル
のトレンチ型の素子分離領域端部は、トレンチ形成時の
ダメージを除去するための熱酸化時の、トレンチ部の結
晶シリコンと、ポリシリコン膜側壁のポリシリコンとの
熱酸化膜速度の違いにより、フローティングゲート電極
端部より外側に位置するオフセット状態となるという問
題が生じ、記憶データを正しく読み出せないメモリセ
ル、所謂不良メモリセルの発生という問題が起こる虞が
ある。本発明は、上記事情を考慮してなされたものであ
り、その目的は、トレンチ型の素子分離領域端部が、フ
ローティングゲート電極端部より外側に位置するオフセ
ット状態となる現象をなくし、この現象による不良メモ
リセル発生を抑制した、SA−STIセルを用いたNA
ND型の不揮発性半導体記憶装置の製造方法を提供する
ことにある。
In the above-mentioned conventional method of manufacturing a NAND flash memory, the end of the trench-type element isolation region of the SA-STI cell is formed at the time of thermal oxidation for removing damage at the time of forming the trench. Due to the difference in the thermal oxide film speed between the crystalline silicon in the trench portion and the polysilicon on the polysilicon film side wall, a problem occurs that an offset state is located outside the end of the floating gate electrode, and the stored data cannot be read correctly. There is a possibility that a problem of occurrence of a memory cell, a so-called defective memory cell, may occur. The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object of the present invention is to eliminate a phenomenon that an end of a trench-type element isolation region is in an offset state located outside an end of a floating gate electrode. Using SA-STI cells, suppressing occurrence of defective memory cells due to
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an ND type nonvolatile semiconductor memory device.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明の不揮発性半導体
記憶装置の製造方法は、上述の課題を解決するために提
案するものであり、素子分離領域をフローティングゲー
ト電極の幅方向の端部に自己整合的に形成する工程を有
するNAND型の不揮発性半導体記憶装置の製造方法に
おいて、半導体基板上にトンネル絶縁膜とするゲート酸
化膜を形成する工程と、フローティングゲート電極とす
る、不純物を含む多結晶シリコン膜を形成する工程と、
多結晶シリコン膜上に第1の絶縁膜を形成する工程と、
少なくとも第1の絶縁膜および多結晶シリコン膜をパタ
ーニングして、フローティングゲート電極用パッド部を
形成する工程と、少なくともフローティングゲート電極
用パッド部の多結晶シリコン膜側壁に第2の絶縁膜を形
成する工程と、第2の絶縁膜が形成されたフローティン
グゲート電極用パッド部をマスクとして、異方性プラズ
マエッチング法により、半導体基板表面部に素子分離用
溝を形成する工程と、熱酸化法により、素子分離用溝表
面を酸化し、素子分離用溝側壁の上部に形成された酸化
膜と半導体基板との界面位置が、フローティングゲート
電極用パッド部側壁と第2の絶縁膜との界面位置よりメ
モリセルのチャネル中央部側になるような膜厚の熱酸化
膜を形成する工程とを有することを特徴とするものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION A method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention is proposed to solve the above-mentioned problem. An element isolation region is provided at an end of a floating gate electrode in a width direction. In a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device of a NAND type having a step of forming in a self-alignment manner, a step of forming a gate oxide film serving as a tunnel insulating film on a semiconductor substrate; Forming a crystalline silicon film;
Forming a first insulating film on the polycrystalline silicon film;
Patterning at least the first insulating film and the polycrystalline silicon film to form a floating gate electrode pad; and forming a second insulating film on at least the polycrystalline silicon film sidewall of the floating gate electrode pad. A step of forming an element isolation groove on the surface of the semiconductor substrate by anisotropic plasma etching using the floating gate electrode pad on which the second insulating film is formed as a mask, and a thermal oxidation method The surface of the trench for element isolation is oxidized, and the interface between the oxide film formed on the sidewall of the trench for element isolation and the semiconductor substrate is shifted from the interface between the sidewall of the pad portion for the floating gate electrode and the second insulating film. Forming a thermal oxide film having a thickness such that the thermal oxide film is located on the channel central portion side of the cell.

【0018】また、本発明の不揮発性半導体記憶装置の
製造方法は、素子分離領域をフローティングゲート電極
の幅方向の端部に自己整合的に形成する工程を有するN
AND型の不揮発性半導体記憶装置の製造方法におい
て、半導体基板上にトンネル絶縁膜とするゲート酸化膜
を形成する工程と、フローティングゲート電極とする、
不純物を含む多結晶シリコン膜を形成する工程と、多結
晶シリコン膜上に第1の絶縁膜を形成する工程と、少な
くとも第1の絶縁膜および多結晶シリコン膜をパターニ
ングして、フローティングゲート電極用パッド部を形成
する工程と、少なくともフローティングゲート電極用パ
ッド部の多結晶シリコン膜側壁に第2の絶縁膜を形成す
る工程と、第2の絶縁膜が形成されたフローティングゲ
ート電極用パッド部をマスクとして、等方性プラズマエ
ッチング法、および等方性プラズマエッチングと異方性
プラズマエッチングを組み合わせたプラズマエッチング
法のうち、何れか一方の方法を用いて半導体基板をエッ
チングし、エッチングにより形成される溝側壁の上部位
置が、フローティングゲート電極用パッド部側壁と第2
の絶縁膜との界面位置よりメモリセルのチャネル中央部
側の位置となるまでエッチングすることで素子分離用溝
を形成する工程と、熱酸化法により、素子分離用溝表面
に熱酸化膜を形成する工程とを有することを特徴とする
ものである。
Further, the method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention includes a step of forming an element isolation region at a widthwise end of a floating gate electrode in a self-aligned manner.
In a method for manufacturing an AND-type nonvolatile semiconductor memory device, a step of forming a gate oxide film as a tunnel insulating film on a semiconductor substrate;
Forming a polycrystalline silicon film containing impurities, forming a first insulating film on the polycrystalline silicon film, patterning at least the first insulating film and the polycrystalline silicon film to form a floating gate electrode A step of forming a pad portion, a step of forming a second insulating film at least on a side wall of the polysilicon film of the floating gate electrode pad portion, and a step of masking the floating gate electrode pad portion on which the second insulating film is formed. A groove formed by etching a semiconductor substrate using one of an isotropic plasma etching method and a plasma etching method combining isotropic plasma etching and anisotropic plasma etching. The upper portion of the side wall is located between the side wall of the floating gate electrode pad portion and the second side.
Forming an element isolation groove by etching from the interface position with the insulating film to a position closer to the center of the channel of the memory cell, and forming a thermal oxide film on the surface of the element isolation groove by a thermal oxidation method And a step of performing

【0019】本発明によれば、素子分離領域をフローテ
ィングゲート電極の幅方向の端部に自己整合的に形成す
る工程を有するNAND型の不揮発性半導体記憶装置
を、上述の如き製造方法で作製することで、フローティ
ングゲート電極用パッド部より形成されるメモリセルの
フローティングゲート電極幅方向のフローティングゲー
ト電極端部が、素子分離用溝の絶縁膜上方に位置させる
ことができ、従来のような書き込んだ状態(しきい値電
圧が大きい状態)にあるメモリセルを読み出す際に、メ
モリセルのチャネルのフローティングゲート電極端部付
近における表面電位低下でソースとドレイン間に電流が
流れるという、メモリセルの誤動作現象が起こる虞がな
い。また、上述の如き製造方法を用いると、メモリセル
のチャネル幅をフローティングゲート電極幅より小さく
することが可能で、不揮発性半導体記憶装置の低電圧駆
動に寄与するフローティングゲート電極の容量結合比を
大きくでき、データ保持時間の向上が可能となる。従っ
て、信頼性の高い、高集積化した不揮発性半導体記憶装
置の作製が可能となる。
According to the present invention, a NAND type nonvolatile semiconductor memory device having a step of forming an element isolation region at an end in the width direction of a floating gate electrode in a self-aligned manner is manufactured by the above-described manufacturing method. By this, the floating gate electrode end in the width direction of the floating gate electrode of the memory cell formed from the floating gate electrode pad portion can be positioned above the insulating film in the element isolation groove, and the conventional writing is performed. When reading a memory cell in a state (a state in which the threshold voltage is large), a malfunction occurs in the memory cell in which a current flows between the source and the drain due to a decrease in the surface potential near the end of the floating gate electrode of the memory cell channel. Does not occur. Further, by using the manufacturing method as described above, the channel width of the memory cell can be made smaller than the width of the floating gate electrode, and the capacitance coupling ratio of the floating gate electrode that contributes to low voltage driving of the nonvolatile semiconductor memory device can be increased. Data retention time can be improved. Therefore, a highly reliable and highly integrated nonvolatile semiconductor memory device can be manufactured.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的実施の形態
例につき、添付図面を参照して説明する。なお従来技術
の説明で参照した図8〜図9中の構成部分と同様の構成
部分には、同一の参照符号を付すものとする。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The same components as those in FIGS. 8 and 9 referred to in the description of the related art are denoted by the same reference numerals.

【0021】実施の形態例1 本実施の形態例は、SA−STIセルを用いたNAND
型フラッシュメモリである、不揮発性半導体記憶装置の
製造方法に本発明を適用した例であり、これを図1およ
び図2を参照して説明する。まず、図1(a)に示すよ
うに、NAND型フラッシュメモリのメモリセル部と周
辺回路部等とを分離するためのP型のウェル等が形成さ
れている半導体基板11表面に、熱酸化法を用いて、フ
ローティングゲート型MOSトランジスタのトンネル絶
縁膜等にする、ゲート酸化膜12を膜厚約10nm程度
形成する。その後、減圧CVD法等により、フローティ
ングゲート電極とする、膜厚約400nm程度の、不純
物をドープしたポリシリコン膜13を形成し、更に第1
の絶縁膜、例えば常圧CVD法等による、CVDSiO
2 膜14を膜厚約100nm程度堆積する。
Embodiment 1 This embodiment is directed to a NAND circuit using an SA-STI cell.
This is an example in which the present invention is applied to a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, which is a type flash memory, and this will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 1A, a thermal oxidation method is applied to the surface of a semiconductor substrate 11 on which a P-type well or the like for separating a memory cell portion and a peripheral circuit portion of a NAND flash memory is formed. Is used to form a gate oxide film 12 having a thickness of about 10 nm, which is used as a tunnel insulating film or the like of a floating gate type MOS transistor. Thereafter, an impurity-doped polysilicon film 13 having a thickness of about 400 nm and serving as a floating gate electrode is formed by a low pressure CVD method or the like.
Insulating film, for example, CVD SiO
The second film 14 is deposited to a thickness of about 100 nm.

【0022】次に、図1(b)に示すように、フォトリ
ソグラフィ技術を用いて、CVDSiO2 膜14/ポリ
シリコン膜13をパターニングして素子分離領域のCV
DSiO2 膜14/ポリシリコン膜13を除去し、SA
−STIセル(図7参照)の素子領域を覆う、CVDS
iO2 膜14とポリシリコン膜13によるフローティン
グゲート電極用パッド部30を形成する。なお、CVD
SiO2 膜14/ポリシリコン膜13のパターニング時
に、素子分離領域のポリシリコン膜13下の薄いゲート
酸化膜12がエッチングされた状態となってもよい。
Next, as shown in FIG. 1B, the CVD SiO 2 film 14 / polysilicon film 13 is patterned by photolithography to
The DSiO 2 film 14 / polysilicon film 13 is removed and SA
CVDS covering the element region of the STI cell (see FIG. 7)
The floating gate electrode pad portion 30 is formed by the iO 2 film 14 and the polysilicon film 13. In addition, CVD
During the patterning of the SiO 2 film 14 / polysilicon film 13, the thin gate oxide film 12 under the polysilicon film 13 in the element isolation region may be in an etched state.

【0023】次に、第2の絶縁膜、例えば高温CVD法
(HTO法)による膜厚約10nm程度のHTO膜31
と、このHTO膜31上の減圧CVD法による膜厚約1
0nm程度のSi3 4 膜32とで構成される絶縁膜を
形成する。ここで、第2の絶縁膜を構成するHTO膜3
1は、フラッシュメモリの動作時にフローティングゲー
ト電極より電子がSi3 4 膜32に流れて、Si3
4 膜32中にトラップされて、メモリセルが誤動作する
現象を起こさないための、電子流阻止膜となるものであ
る。一方、第2の絶縁膜を構成するSi3 4 膜32
は、後述するトレンチ33表面部の酸化時に、フローテ
ィングゲート電極用パッド部30のポリシリコン膜13
側壁の酸化を防止するための、酸化防止膜となるもので
ある。なお、第2の絶縁膜を構成するHTO膜31の代
わりに、フローティングゲート電極用パッド部30のポ
リシリコン膜13を熱酸化して形成する熱酸化膜を用い
てもよい。
Next, a second insulating film, for example, an HTO film 31 having a thickness of about 10 nm by a high temperature CVD method (HTO method).
And a film thickness of about 1 on the HTO film 31 by the low pressure CVD method.
An insulating film composed of a Si 3 N 4 film 32 of about 0 nm is formed. Here, the HTO film 3 constituting the second insulating film
1, electrons from the floating gate electrode when the flash memory operation to flow in the Si 3 N 4 film 32, Si 3 N
The film serves as an electron flow blocking film for preventing the memory cell from malfunctioning due to being trapped in the four films 32. On the other hand, the Si 3 N 4 film 32 constituting the second insulating film
The polysilicon film 13 of the floating gate electrode pad 30 during oxidation of the surface of the trench 33 described later
It serves as an antioxidant film for preventing oxidation of the side walls. Instead of the HTO film 31 constituting the second insulating film, a thermal oxide film formed by thermally oxidizing the polysilicon film 13 of the floating gate electrode pad 30 may be used.

【0024】次に、図1(c)に示すように、フローテ
ィングゲート電極用パッド部30をマスクとして、異方
性プラズマエッチング、例えばECRエッチング装置を
用い、Si3 4 膜32、HTO膜31、ゲート酸化膜
12をエッチングする第1段階の異方性プラズマエッチ
ングと、その後半導体基板11をエッチングして素子分
離用溝(トレンチ)を形成するための、第2段階の異方
性プラズマエッチングとの2段階の異方性プラズマエッ
チングにより、深さ約500nm程度の浅いトレンチ3
3を形成する。なお、上述したECRエッチング装置に
よる2段階の異方性プラズマエッチングの条件として
は、例えば下記のようなものである。 〔第1段階の異方性プラズマエッチング条件〕 Cl2 ガス流量 : 75 sccm 圧力 : 0.4 Pa マイクロ波パワー : 1200 W RFパワー : 70 W(2MHz) 〔第2段階の異方性プラズマエッチング条件〕HBrガ
ス流量 : 120 sccm O2 ガス流量 : 4 sccm 圧力 : 0.5 Pa マイクロ波パワー : 1200 W RFパワー : 70 W(2MHz) なお、上述したトレンチ33形成は、異方性プラズマエ
ッチングにより行われるので、第2の絶縁膜であるHT
O膜31とSi3 4 膜32とが、フローティングゲー
ト電極用パッド部30側壁に残存した状態となる。
Next, as shown in FIG. 1C, using the floating gate electrode pad portion 30 as a mask, an Si 3 N 4 film 32 and an HTO film 31 are formed using anisotropic plasma etching, for example, an ECR etching device. A first-stage anisotropic plasma etching for etching the gate oxide film 12, and a second-stage anisotropic plasma etching for subsequently etching the semiconductor substrate 11 to form an isolation trench. The shallow trench 3 having a depth of about 500 nm by the two-stage anisotropic plasma etching.
Form 3 The conditions for the two-stage anisotropic plasma etching by the above-described ECR etching apparatus are, for example, as follows. [First-stage anisotropic plasma etching condition] Cl 2 gas flow rate: 75 sccm Pressure: 0.4 Pa Microwave power: 1200 W RF power: 70 W (2 MHz) [Second-stage anisotropic plasma etching condition] HBr gas flow rate: 120 sccm O 2 gas flow rate: 4 sccm Pressure: 0.5 Pa Microwave power: 1200 W RF power: 70 W (2 MHz) The above-described trench 33 is formed by anisotropic plasma etching. HT, which is the second insulating film
The O film 31 and the Si 3 N 4 film 32 remain on the side wall of the floating gate electrode pad 30.

【0025】次に、異方性プラズマエッチングによるト
レンチ33形成時のゲート酸化膜やトレンチ33表面部
のダメージを除去するために、まず窒素雰囲気中での熱
処理を行い、続いて熱酸化を行い、トレンチ33表面に
熱酸化膜34を形成する。この熱酸化膜34の膜厚は、
トレンチ33表面部における半導体基板11と熱酸化膜
34との界面位置をフローティングゲート電極用パッド
部30の側壁位置よりチャネル中央部側にする酸化膜
厚、例えば約50nmとする。次に、イオン注入法を用
い、例えばボロン(B)イオンをイオン注入して、素子
分離領域のトレンチ33底部にチャネル阻止層18を形
成する。
Next, in order to remove the damage of the gate oxide film and the surface of the trench 33 when the trench 33 is formed by the anisotropic plasma etching, a heat treatment is first performed in a nitrogen atmosphere, followed by a thermal oxidation. A thermal oxide film is formed on the surface of the trench 33. The thickness of the thermal oxide film 34 is
The thickness of the oxide film is set to, for example, about 50 nm so that the interface between the semiconductor substrate 11 and the thermal oxide film 34 on the surface of the trench 33 is closer to the center of the channel than the side wall of the floating gate electrode pad 30. Next, for example, boron (B) ions are ion-implanted by ion implantation to form the channel blocking layer 18 at the bottom of the trench 33 in the element isolation region.

【0026】次に、図2(d)に示すように、例えば、
TEOS(Tetraethylorthosilic
ate)ガス等を用いた減圧CVD法により、膜厚約4
00nm程度のTEOS膜35を堆積し、トレンチ33
部やフローティングゲート電極用パッド部30間をTE
OS膜35で埋め込む。
Next, for example, as shown in FIG.
TEOS (Tetraethylorthosilic)
a) A film thickness of about 4 is obtained by a low pressure CVD method using gas or the like.
A TEOS film 35 of about 00 nm is deposited, and a trench 33 is formed.
Between the pad and the floating gate electrode pad 30
It is embedded with the OS film 35.

【0027】次に、図2(e)に示すように、TEOS
膜35と、フローティングゲート電極用パッド部30の
CVDSiO2 膜14およびフローティングゲート電極
用パッド部30側壁のHTO膜31とSi3 4 膜32
を、例えばマグネトロン型RIE装置を用いてエッチバ
ックし、TEOS膜35の表面位置がポリシリコン膜1
3の膜厚の中央より下方で、ゲート酸化膜12よりは上
方の位置にくる状態とする。なお、上述したマグネトロ
ン型RIE装置によるエッチバック条件としては、例え
ば下記のようなものである。 〔TEOS膜35等のエッチバック条件〕 CHF3 ガス流量 : 30 sccm CF4 ガス流量 : 50 sccm Arガス流量 : 100 sccm 圧力 : 240 Pa RFパワー : 500 W(13.56MHz)
Next, as shown in FIG.
The film 35, the CVD SiO 2 film 14 of the floating gate electrode pad 30, the HTO film 31 on the side wall of the floating gate electrode pad 30, and the Si 3 N 4 film 32
Is etched back using, for example, a magnetron type RIE apparatus, and the surface position of the TEOS film 35 is
3 is located below the center of the film thickness and above the gate oxide film 12. The conditions for etch-back by the above-described magnetron-type RIE apparatus are, for example, as follows. [Etch-back conditions for TEOS film 35 etc.] CHF 3 gas flow rate: 30 sccm CF 4 gas flow rate: 50 sccm Ar gas flow rate: 100 sccm Pressure: 240 Pa RF power: 500 W (13.56 MHz)

【0028】次に、図2(f)に示すように、例えば高
温CVD法により形成する、膜厚約6nm程度のHTO
膜と、減圧CVD法で形成する、膜厚約8nm程度のS
34 膜と、熱酸化法により、上記Si3 4 膜を酸
化して形成する、膜厚約6nm程度のSiO2 膜とで構
成する、インターポリONO膜20を形成する。その
後、図面は省略するが、フォトリソグラフィ技術を用い
て、フローティングゲート電極用パッド部30のメモリ
セル部以外のインターポリONO膜20を除去する。そ
の後、メモリセルのコントロールゲート電極とする、ポ
リシリコン膜21およびシリサイド膜、例えばWSi2
膜22を堆積する。
Next, as shown in FIG. 2F, an HTO having a thickness of about 6 nm is formed by, for example, a high-temperature CVD method.
And an S film having a thickness of about 8 nm formed by a low pressure CVD method.
An interpoly ONO film 20 composed of an i 3 N 4 film and a SiO 2 film having a thickness of about 6 nm formed by oxidizing the Si 3 N 4 film by a thermal oxidation method is formed. Thereafter, although not shown, the interpoly ONO film 20 other than the memory cell portion of the floating gate electrode pad portion 30 is removed by using a photolithography technique. Thereafter, a polysilicon film 21 and a silicide film, for example, WSi 2 , which serve as a control gate electrode of the memory cell,
A film 22 is deposited.

【0029】その後は、図面を省略するが、SA−ST
Iセルのメモリセル部のWSi2 膜22/ポリシリコン
膜21/インターポリONO膜20/ポリシリコン膜1
3/ゲート酸化膜12や、SA−STIセルの選択MO
Sトランジスタ部のWSi2膜22/ポリシリコン膜2
1/ポリシリコン膜13/ゲート酸化膜12をパターニ
ングして、フローティングゲート電極やコントロールゲ
ート電極等で構成されるメモリセルのゲート電極部や、
選択MOSトランジスタ部のゲート電極部を形成し、そ
の後イオン注入法等により、ソース・ドレイン層を形成
する。更にその後、CVDSiO2 膜の堆積した後、常
法に準ずる製法により、NAND型フラッシュメモリの
周辺回路部のMOSトランジスタ等の形成、層間絶縁膜
の堆積、コンタクトホールの形成、配線形成、パッシベ
ーション膜の堆積、パッド開口の形成等を行って、SA
−STIセルを用いたNAND型フラッシュメモリを作
製する。
Thereafter, although the drawings are omitted, the SA-ST
WSi 2 film 22 / polysilicon film 21 / interpoly ONO film 20 / polysilicon film 1 in memory cell portion of I cell
3 / Selection MO of gate oxide film 12 and SA-STI cell
WSi 2 film 22 / polysilicon film 2 in S transistor section
1 / polysilicon film 13 / gate oxide film 12 is patterned to form a gate electrode portion of a memory cell including a floating gate electrode, a control gate electrode, and the like;
A gate electrode portion of the selection MOS transistor portion is formed, and then source / drain layers are formed by an ion implantation method or the like. After that, after depositing a CVD SiO 2 film, a MOS transistor or the like in the peripheral circuit portion of the NAND flash memory is formed, an interlayer insulating film is formed, a contact hole is formed, a wiring is formed, and a passivation film is formed by a manufacturing method according to a conventional method. Perform deposition, formation of pad openings, etc.
-Fabricate a NAND flash memory using STI cells.

【0030】上述したNAND型フラッシュメモリの製
造方法においては、図2(f)のP部の拡大図である図
3に示すように、トレンチ33上部における熱酸化膜3
4と半導体基板11との界面の位置が、フローティング
ゲート電極であるポリシリコン膜13端部の位置よりチ
ャネルの中央部側となっているために、従来例の説明で
使用した図10(b)のような書き込みが行われたメモ
リセルの読み出し時にチャネル幅の周辺における表面電
位が低下がなく、従ってソースとドレイン間には電流が
流れず、正常なメモリセル動作をする。
In the above-described method of manufacturing a NAND flash memory, as shown in FIG. 3, which is an enlarged view of a portion P in FIG.
Since the position of the interface between the semiconductor substrate 11 and the semiconductor substrate 11 is closer to the center of the channel than the end of the polysilicon film 13 serving as the floating gate electrode, FIG. The surface potential in the vicinity of the channel width does not decrease when reading a memory cell in which writing has been performed as described above, so that no current flows between the source and the drain, and the memory cell operates normally.

【0031】また、このメモリセルにおけるフローティ
ングゲート電極の容量結合比Rは、R=C2 /(C1
2 )≒(1+(W1 /(W1 +2(ΔW1
1 )))d2 /d1 -1となるので、熱酸化膜34を
厚くすることで容量結合比Rの向上が可能となる。ここ
で、C1 はフローティングゲート電極と半導体基板11
間の容量、C2 はフローティングゲート電極とコントロ
ールゲート電極間の容量、d1はゲート酸化膜12の膜
厚、d2 はインターポリONO膜20の等価酸化膜厚、
1 は図2(f)に示すメモリセルのチャネル幅、H1
は図2(f)に示すポリシリコン膜21と対向するポリ
シリコン膜13側壁の長さ、ΔW1 は図3に示すオフセ
ット幅である。
The capacitance coupling ratio R of the floating gate electrode in this memory cell is R = C 2 / (C 1 +
C 2 ) ≒ (1+ (W 1 / (W 1 +2 (ΔW 1 +
H 1 ))) d 2 / d 1 ) −1 , so that the capacitive coupling ratio R can be improved by increasing the thickness of the thermal oxide film 34. Here, C 1 is the floating gate electrode and the semiconductor substrate 11.
C 2 is the capacitance between the floating gate electrode and the control gate electrode, d 1 is the thickness of the gate oxide film 12, d 2 is the equivalent oxide thickness of the interpoly ONO film 20,
W 1 is a channel width of the memory cell shown in FIG. 2 (f), H 1
Is the length of the side wall of the polysilicon film 13 facing the polysilicon film 21 shown in FIG. 2F, and ΔW 1 is the offset width shown in FIG.

【0032】実施の形態例2 本実施の形態例は、SA−STIセルを用いたNAND
型フラッシュメモリである、不揮発性半導体記憶装置の
製造方法に本発明を適用した例であり、これを図4およ
び図5を参照して説明する。まず、図4(a)に示すよ
うに、NAND型フラッシュメモリのメモリセル部と周
辺回路部等とを分離するためのウェル等が形成されてい
る半導体基板11表面に、熱酸化法を用いて、フローテ
ィングゲート型MOSトランジスタのトンネル絶縁膜等
にする、ゲート酸化膜12を膜厚約10nm程度形成す
る。その後、減圧CVD法等により、フローティングゲ
ート電極とする、膜厚約400nm程度の、不純物をド
ープしたポリシリコン膜13を形成し、更に第1の絶縁
膜、例えば常圧CVD法等による、CVDSiO2 膜1
4を膜厚約200nm程度堆積する。
Embodiment 2 This embodiment is directed to a NAND using SA-STI cells.
This is an example in which the present invention is applied to a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, which is a type flash memory, and this will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 4A, the surface of a semiconductor substrate 11 in which a well or the like for separating a memory cell portion and a peripheral circuit portion of a NAND flash memory is formed by using a thermal oxidation method. Then, a gate oxide film 12, which is to be a tunnel insulating film of a floating gate type MOS transistor, is formed to a thickness of about 10 nm. Thereafter, an impurity-doped polysilicon film 13 having a film thickness of about 400 nm is formed as a floating gate electrode by a low pressure CVD method or the like, and a first insulating film, for example, CVD SiO 2 is formed by a normal pressure CVD method or the like. Membrane 1
4 is deposited to a thickness of about 200 nm.

【0033】次に、図4(b)に示すように、フォトリ
ソグラフィ技術を用いて、CVDSiO2 膜14/ポリ
シリコン膜13をパターニングし、素子分離領域のCV
DSiO2 膜14/ポリシリコン膜13を除去して、S
A−STIセルの素子領域を覆う、CVDSiO2 膜1
4とポリシリコン膜13によるフローティングゲート電
極用パッド部40を形成する。なお、CVDSiO2
14/ポリシリコン膜13のパターニング時に、素子分
離領域のポリシリコン膜13下の薄いゲート酸化膜12
がエッチングされた状態となってもよい。
Next, as shown in FIG. 4B, the CVD SiO 2 film 14 / polysilicon film 13 is patterned by photolithography to
The DSiO 2 film 14 / polysilicon film 13 is removed and S
CVD SiO 2 film 1 covering element region of A-STI cell
4 and the polysilicon film 13 to form a floating gate electrode pad portion 40. When the CVD SiO 2 film 14 / polysilicon film 13 is patterned, a thin gate oxide film 12 under the polysilicon film 13 in the element isolation region is formed.
May be etched.

【0034】次に、フローティングゲート電極用パッド
部40のポリシリコン膜13側壁に第2の絶縁膜、例え
ば熱酸化法による膜厚約50nm程度の熱酸化膜41を
形成する。上述した熱酸化で、ポリシリコン膜13表面
も酸化が進むが、ポリシリコン膜13表面には、約20
0nm程度のCVDSiO2 膜14があるため、ポリシ
リコン膜13の膜厚の減少は無視できる。なお、このフ
ローティングゲート電極用パッド部40のポリシリコン
膜13側壁に形成する第2の絶縁膜は、HTO法によっ
て堆積するHTO膜であってもよい。
Next, a second insulating film, for example, a thermal oxide film 41 having a thickness of about 50 nm is formed on the side wall of the polysilicon film 13 of the floating gate electrode pad portion 40 by a thermal oxidation method. Although the oxidation of the surface of the polysilicon film 13 proceeds by the above-described thermal oxidation, about 20
Since there is a CVD SiO 2 film 14 of about 0 nm, a decrease in the thickness of the polysilicon film 13 can be ignored. The second insulating film formed on the side wall of the polysilicon film 13 of the floating gate electrode pad portion 40 may be an HTO film deposited by the HTO method.

【0035】次に、図4(c)に示すように、ポリシリ
コン膜13側壁に熱酸化膜41が形成されたフローティ
ングゲート電極用パッド部40をマスクとして、半導体
基板11表面部にトレンチ42を形成する。このトレン
チ42の形成は、例えばシリコンと酸化膜のエッチング
選択比の比較的大きい平行平板型プラズマエッチング装
置により、まず始めにエッチングガス圧力を大きくする
等による等方性エッチング条件での等方性プラズマエッ
チングを行い、トレンチ42上部の側壁位置を、ポリシ
リコン膜13側壁の熱酸化膜41表面位置より約50n
mほどメモリセルのチャネル中央部側にくるようにし、
その後エッチングガス圧力を低くする等による異方性エ
ッチング条件での異方性プラズマエッチングにより半導
体基板11のエッチングを継続し、約500nm程度の
浅いトレンチ42を形成する。なお、上述の横方向へも
エッチングを行うトレンチ42の形成は、異方性プラズ
マエッチング後に等方性プラズマエッチングを行って形
成しても、又等方性プラズマエッチングのみで形成して
もよい。
Next, as shown in FIG. 4C, a trench 42 is formed in the surface of the semiconductor substrate 11 using the floating gate electrode pad 40 having the thermal oxide film 41 formed on the side wall of the polysilicon film 13 as a mask. Form. The trench 42 is formed, for example, by a parallel plate type plasma etching apparatus having a relatively large etching selectivity between silicon and an oxide film. Etching is performed so that the side wall position above the trench 42 is about 50n from the surface position of the thermal oxide film 41 on the side wall of the polysilicon film 13.
m so that it is closer to the center of the memory cell channel,
Thereafter, the etching of the semiconductor substrate 11 is continued by anisotropic plasma etching under anisotropic etching conditions such as by lowering the etching gas pressure to form a shallow trench 42 of about 500 nm. The above-described trench 42 that is also etched in the lateral direction may be formed by performing isotropic plasma etching after anisotropic plasma etching, or may be formed only by isotropic plasma etching.

【0036】次に、熱酸化法により、トレンチ42表面
を酸化し、トレンチ42表面に膜厚約20nm程度の熱
酸化膜43を形成する。その後、イオン注入法を用い、
例えばボロン(B)イオンをイオン注入して、素子分離
領域のトレンチ42底部にチャネル阻止層18を形成す
る。
Next, the surface of the trench 42 is oxidized by a thermal oxidation method, and a thermal oxide film 43 having a thickness of about 20 nm is formed on the surface of the trench 42. Then, using ion implantation,
For example, boron (B) ions are implanted to form the channel blocking layer 18 at the bottom of the trench 42 in the element isolation region.

【0037】次に、図5(d)に示すように、例えば、
TEOSガス等を用いた減圧CVD法により、膜厚約4
00nm程度のTEOS膜35を堆積し、トレンチ42
部やフローティングゲート電極用パッド部40間をTE
OS膜35で埋め込む。
Next, as shown in FIG.
A film thickness of about 4 is obtained by a low pressure CVD method using TEOS gas or the like.
A TEOS film 35 of about 00 nm is deposited, and a trench 42 is formed.
Between the pad and the floating gate electrode pad 40
It is embedded with the OS film 35.

【0038】次に、図5(e)に示すように、TEOS
膜35と、フローティングゲート電極用パッド部40上
のCVDSiO2 膜14およびフローティングゲート電
極用パッド部40のポリシリコン膜13側壁の熱酸化膜
41を、例えばマグネトロン型RIE装置を用いた、実
施の形態例1と同様なエッチバック条件で、エッチバッ
クし、TEOS膜35の表面位置がポリシリコン膜13
の膜厚の中央より下方で、ゲート酸化膜12よりは上方
の位置にくる状態とする。
Next, as shown in FIG.
The embodiment in which the film 35, the CVD SiO 2 film 14 on the floating gate electrode pad portion 40 and the thermal oxide film 41 on the side wall of the polysilicon film 13 of the floating gate electrode pad portion 40 are formed by using, for example, a magnetron type RIE device. Etch-back is performed under the same etch-back conditions as in Example 1 so that the surface position of the TEOS film 35 is
Below the center of the film thickness and above the gate oxide film 12.

【0039】次に、図5(f)に示すように、例えば高
温CVD法により形成する、膜厚約6nm程度のHTO
膜と、減圧CVD法で形成する、膜厚約8nm程度のS
3N4 膜と、熱酸化法により、上記Si3 4 膜を酸化
して形成する、膜厚約6nm程度のSiO2 膜とで構成
する、インターポリONO膜20を形成する。その後、
図面は省略するが、フォトリソグラフィ技術を用いて、
フローティングゲート電極用パッド部40のメモリセル
部以外のインターポリONO膜20を除去する。その
後、メモリセルのコントロールゲート電極とする、ポリ
シリコン膜21およびシリサイド膜、例えばWSi2
22を堆積する。
Next, as shown in FIG. 5F, an HTO having a thickness of about 6 nm is formed by, for example, a high-temperature CVD method.
And an S film having a thickness of about 8 nm formed by a low pressure CVD method.
An interpoly ONO film 20 composed of an i 3 N 4 film and a SiO 2 film having a thickness of about 6 nm formed by oxidizing the Si 3 N 4 film by a thermal oxidation method is formed. afterwards,
Although illustration is omitted, using photolithography technology,
The interpoly ONO film 20 other than the memory cell portion of the floating gate electrode pad portion 40 is removed. Thereafter, a polysilicon film 21 and a silicide film, for example, a WSi 2 film 22, which are used as control gate electrodes of the memory cells, are deposited.

【0040】その後は、図面を省略するが、SA−ST
Iセルのメモリセル部のWSi2 膜22/ポリシリコン
膜21/インターポリONO膜20/ポリシリコン膜1
3/ゲート酸化膜12や、SA−STIセルの選択MO
Sトランジスタ部のWSi2膜22/ポリシリコン膜2
1/ポリシリコン膜13/ゲート酸化膜12をパターニ
ングして、フローティングゲート電極やコントロールゲ
ート電極等で構成されるメモリセルのゲート部や、選択
MOSトランジスタ部のゲート電極部を形成し、その後
ソース・ドレインを形成する。更にその後、CVDSi
2 膜の堆積した後、常法に準ずる製法により、NAN
D型フラッシュメモリの周辺回路部のMOSトランジス
タ等の形成、層間絶縁膜の堆積、コンタクトホールの形
成、配線形成、パッシベーション膜の堆積、パッド開口
の形成等を行って、SA−STIセルを用いたNAND
型フラッシュメモリを作製する。
Thereafter, although the drawings are omitted, the SA-ST
WSi 2 film 22 / polysilicon film 21 / interpoly ONO film 20 / polysilicon film 1 in memory cell portion of I cell
3 / Selection MO of gate oxide film 12 and SA-STI cell
WSi 2 film 22 / polysilicon film 2 in S transistor section
The 1 / polysilicon film 13 / gate oxide film 12 is patterned to form a gate portion of a memory cell including a floating gate electrode and a control gate electrode, and a gate electrode portion of a selection MOS transistor portion. Form a drain. After that, CVDSi
After the O 2 film is deposited, the NAN
The SA-STI cell was used by forming a MOS transistor and the like in the peripheral circuit portion of the D-type flash memory, depositing an interlayer insulating film, forming a contact hole, forming a wiring, depositing a passivation film, and forming a pad opening. NAND
A flash memory.

【0041】上述したNAND型フラッシュメモリの製
造方法においては、図5(f)のQ部の拡大図である図
6に示すように、トレンチ42上部における熱酸化膜4
3と半導体基板11との界面の位置が、フローティング
ゲート電極であるポリシリコン膜13端部の位置よりチ
ャネルの中央部側となっているために、従来例の説明で
使用した図10(b)のような書き込みが行われたメモ
リセルの読み出し時にチャネル幅の周辺における表面電
位が低下するということがなく、従ってソースとドレイ
ン間には電流が流れず、正常なメモリセル動作をする。
In the above-described method for manufacturing a NAND flash memory, as shown in FIG. 6 which is an enlarged view of a portion Q in FIG.
Since the position of the interface between the semiconductor substrate 11 and the semiconductor substrate 11 is closer to the center of the channel than the end of the polysilicon film 13 serving as the floating gate electrode, FIG. The surface potential in the vicinity of the channel width does not decrease at the time of reading of the memory cell in which writing has been performed as described above. Therefore, no current flows between the source and the drain, and the memory cell operates normally.

【0042】また、このメモリセルにおけるフローティ
ングゲート電極の容量結合比Rは、R=C2 /(C1
2 )≒(1+(W2 /(W2 +2(ΔW2
2 )))d2 /d1 -1となるので、トレンチ42の
横方向エッチングを増加させることで容量結合比Rの向
上が可能となる。ここで、C1 はフローティングゲート
電極と半導体基板11間の容量、C2 はフローティング
ゲート電極とコントロールゲート電極間の容量、d1
ゲート酸化膜12の膜厚、d2 はインターポリONO膜
20の等価酸化膜厚、W2 は図5(f)に示すメモリセ
ルのチャネル幅、H2 は図5(f)に示すポリシリコン
膜21と対向するポリシリコン膜13側壁の長さ、ΔW
2 は図6に示すオフセット幅である。
The capacity coupling ratio R of the floating gate electrode in this memory cell is R = C 2 / (C 1 +
C 2 ) ≒ (1+ (W 2 / (W 2 +2 (ΔW 2 +
H 2 ))) d 2 / d 1 ) −1 , so that the capacitance R can be improved by increasing the lateral etching of the trench 42. Here, C 1 is the capacitance between the floating gate electrode and the semiconductor substrate 11, C 2 is the capacitance between the floating gate electrode and the control gate electrode, d 1 is the thickness of the gate oxide film 12, d 2 is the interpoly ONO film 20 the equivalent oxide thickness, W 2 is 5 channel width of the memory cell shown in (f), H 2 FIG. 5 (f) to indicate the polysilicon film 21 opposite to the polysilicon film 13 sidewall length, [Delta] W
2 is the offset width shown in FIG.

【0043】以上、本発明を2例の実施の形態例により
説明したが、本発明はこれらの実施の形態例に何ら限定
されるものではない。例えば、本発明の実施の形態例で
は、第1の絶縁膜をCVDSiO2 膜として説明した
が、CVD法等によるSiN膜やSiON膜等でもよ
い。また、本発明の実施の形態例1では、第2の絶縁膜
を構成する酸化防止膜としてSi3 4 膜を用いて説明
したが、化学量論からずれたSix y 膜であってもよ
い。
Although the present invention has been described with reference to the two embodiments, the present invention is not limited to these embodiments. For example, in the embodiment of the present invention, the first insulating film is described as a CVD SiO 2 film, but may be a SiN film or a SiON film by a CVD method or the like. Further, in the example of the embodiment 1 of the present invention has been described with reference to the Si 3 N 4 film as an antioxidant film forming the second insulating film, a Si x N y film deviated from the stoichiometric Is also good.

【0044】更に、本発明の実施の形態例2では、第2
の絶縁膜として熱酸化膜やHTO膜等の酸化膜とした
が、実施の形態例1と同様に電子の流れを阻止する熱酸
化膜やHTO膜と酸化防止膜としてのSi3 4 膜とで
構成する第2の絶縁膜であってもよい。更にまた、本発
明の実施の形態例では、コントロールゲート電極とする
電極膜をポリシリコンとWSi2 膜とによるポリサイド
膜として説明したが、ポリシリコン膜のみでも、又ポリ
シリコン膜と、MoSi2 膜、CoSi2 膜、TiSi
2 膜等の高融点金属シリサイド膜とによるポリサイド膜
であってもよい。その他、本発明の技術的思想の範囲内
で、プロセス装置やプロセス条件は適宜変更が可能であ
る。
Further, in Embodiment 2 of the present invention, the second
An oxide film such as a thermal oxide film or an HTO film was used as the insulating film, but as in the first embodiment, a thermal oxide film or an HTO film for blocking the flow of electrons, and a Si 3 N 4 film as an antioxidant film were used. May be used as the second insulating film. Furthermore, in the embodiment of the present invention, the electrode film serving as the control gate electrode has been described as a polycide film made of polysilicon and a WSi 2 film. However, only a polysilicon film or a polysilicon film and a MoSi 2 film may be used. , CoSi 2 film, TiSi
A polycide film formed of a high-melting metal silicide film such as two films may be used. In addition, within the scope of the technical concept of the present invention, the process apparatus and process conditions can be appropriately changed.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のSA−STIセルを用いたNAND型フラッシュメモ
リである、不揮発性半導体記憶装置の製造方法は、トレ
ンチ上部側壁における熱酸化膜と半導体基板との界面位
置をフローティングゲート電極となるポリシリコン膜側
壁位置よりメモリセルのチャネル中央側に位置させるこ
とにより、書き込み状態(しきい値電圧の大きい状態)
のメモリセルの読み出し時におけるメモリセルのフロー
ティングゲート電極幅端部でのソースとドレイン間の電
流を阻止でき、メモリセルが誤動作する虞がない。ま
た、不揮発性半導体記憶装置の低電圧化に関係するフロ
ーティングゲート電極の容量結合比を大きくすることが
可能である。従って、信頼性の高い、高集積化したNA
ND型の不揮発性半導体記憶装置の作製が可能となる。
As is apparent from the above description, the method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, which is a NAND flash memory using an SA-STI cell, of the present invention relates to a method of manufacturing a thermal oxide film on a trench upper sidewall and a semiconductor. By writing the interface position with the substrate closer to the center of the channel of the memory cell than the side wall position of the polysilicon film serving as the floating gate electrode, a write state (state in which the threshold voltage is large)
Current at the end of the width of the floating gate electrode of the memory cell at the time of reading from the memory cell, the current between the source and the drain can be prevented, and the memory cell does not malfunction. In addition, it is possible to increase the capacitance coupling ratio of the floating gate electrode related to lowering the voltage of the nonvolatile semiconductor memory device. Therefore, a highly reliable and highly integrated NA
An ND-type nonvolatile semiconductor memory device can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を適用した実施の形態例1の工程の前半
を工程順に説明する、NAND型不揮発性半導体記憶装
置のSA−STIセル部の概略断面図で、(a)は半導
体基板上にゲート酸化膜、ポリシリコン膜およびCVD
SiO2 膜を形成した状態、(b)はフローティングゲ
ート電極用パッド部を形成後、HTO膜およびSi3
4 膜を堆積した状態、(c)はHTO膜およびSi3
4 膜が堆積されたフローティングゲート電極用パッド部
をマスクとしてトレンチを形成し、その後トレンチ表面
に熱酸化膜を形成した状態である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an SA-STI cell portion of a NAND nonvolatile semiconductor memory device, in which the first half of a process according to a first embodiment of the present invention is described in the order of processes; Gate oxide film, polysilicon film and CVD
In the state in which the SiO 2 film is formed, (b) shows the HTO film and Si 3 N after the pad portion for the floating gate electrode is formed.
4 state film was deposited, (c) the HTO film and Si 3 N
In this state, a trench is formed using the floating gate electrode pad portion on which the four films are deposited as a mask, and then a thermal oxide film is formed on the trench surface.

【図2】本発明を適用した実施の形態例1の工程の後半
を工程順に説明する、NAND型不揮発性半導体記憶装
置のSA−STIセル部の概略断面図で、(d)はTE
OS膜を堆積した状態、(e)はTEOS膜等をエッチ
バックして、TEOS膜の表面位置をゲート酸化膜位置
より僅か上方とした状態、(f)はインターポリONO
膜を形成し、コントロールゲート電極となるポリシリコ
ン膜とWSi2 膜を堆積した状態である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an SA-STI cell section of a NAND nonvolatile semiconductor memory device, illustrating the latter half of the steps of the first embodiment to which the present invention is applied, in which (d) is TE;
(E) A state in which the TEOS film or the like is etched back and the surface position of the TEOS film is slightly higher than the gate oxide film position, (f) is an interpoly ONO
In this state, a film is formed, and a polysilicon film serving as a control gate electrode and a WSi 2 film are deposited.

【図3】図2(f)のP部の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a portion P in FIG. 2 (f).

【図4】本発明を適用した実施の形態例2の工程の前半
を工程順に説明する、NAND型不揮発性半導体記憶装
置のSA−STIセル部の概略断面図で、(a)は半導
体基板上にゲート酸化膜、ポリシリコン膜およびCVD
SiO2 膜を形成した状態、(b)はフローティングゲ
ート電極用パッド部のポリシリコン膜側壁に熱酸化膜を
形成した状態、(c)はポリシリコン膜側壁に熱酸化膜
が形成されたフローティングゲート電極用パッド部をマ
スクとして、サイドエッチのあるトレンチを形成し、そ
の後トレンチ表面に熱酸化膜を形成した状態である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an SA-STI cell portion of a NAND nonvolatile semiconductor memory device, in which the first half of the steps of Embodiment 2 to which the present invention is applied is described in the order of steps; Gate oxide film, polysilicon film and CVD
A state in which a SiO 2 film is formed, (b) shows a state in which a thermal oxide film is formed on the side wall of the polysilicon film of the floating gate electrode pad portion, and (c) shows a floating gate in which a thermal oxide film is formed on the side wall of the polysilicon film. In this state, a trench with side etching is formed using the electrode pad portion as a mask, and then a thermal oxide film is formed on the trench surface.

【図5】本発明を適用した実施の形態例2の工程の後半
を工程順に説明する、NAND型不揮発性半導体記憶装
置のSA−STIセル部の概略断面図で、(d)はTE
OS膜を堆積した状態、(e)はTEOS膜等をエッチ
バックして、TEOS膜の表面位置をゲート酸化膜位置
より僅か上方とした状態、(f)はインターポリONO
膜を形成し、コントロールゲート電極となるポリシリコ
ン膜とWSi2 膜を堆積した状態である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of an SA-STI cell portion of a NAND-type nonvolatile semiconductor memory device, explaining the latter half of the steps of the second embodiment of the present invention in the order of steps;
(E) A state in which the TEOS film or the like is etched back and the surface position of the TEOS film is slightly higher than the gate oxide film position, (f) is an interpoly ONO
In this state, a film is formed, and a polysilicon film serving as a control gate electrode and a WSi 2 film are deposited.

【図6】図5(f)のQ部の拡大図である。FIG. 6 is an enlarged view of a portion Q in FIG. 5 (f).

【図7】従来のSA−STIセルを用いたNAND型フ
ラッシュメモリのSA−STIセル部を説明するための
図で、(a)はSA−STIセル部の概略平面図、
(b)は図7(a)のA−A部における概略断面図であ
る。
7A and 7B are diagrams for explaining a SA-STI cell unit of a NAND flash memory using a conventional SA-STI cell, where FIG. 7A is a schematic plan view of the SA-STI cell unit;
(B) is a schematic sectional view in AA part of FIG. 7 (a).

【図8】従来のSA−STIセルを用いたNAND型フ
ラッシュメモリの製造方法の工程の前半を工程順に説明
する、NAND型不揮発性半導体記憶装置のSA−ST
Iセル部の概略断面図で、(a)は半導体基板上にゲー
ト酸化膜、ポリシリコン膜およびCVDSiO2 膜を形
成した状態、(b)は素子分離領域となるトレンチ部を
形成した後、トレンチ表面およびポリシリコン膜側壁に
熱酸化膜を形成した状態、(c)はLPCVDSiO2
膜を堆積した状態である。
FIG. 8 illustrates the SA-ST of the NAND-type nonvolatile semiconductor memory device, in which the first half of the steps of the method of manufacturing the NAND-type flash memory using the conventional SA-STI cells will be described in the order of steps.
5A is a schematic cross-sectional view of an I-cell part, in which FIG. 5A shows a state in which a gate oxide film, a polysilicon film and a CVD SiO 2 film are formed on a semiconductor substrate, and FIG. surface and the polysilicon film state of forming a thermal oxide film on the side walls, (c) is LPCVDSiO 2
This is a state where a film is deposited.

【図9】従来のSA−STIセルを用いたNAND型フ
ラッシュメモリの製造方法の工程の後半を工程順に説明
する、NAND型不揮発性半導体記憶装置のSA−ST
Iセル部の概略断面図で、(d)はLPCVDSiO2
膜等をエッチバックして、LPCVDSiO2 膜の表面
位置をゲート酸化膜位置より僅か上方とした状態、
(e)はインターポリONO膜を形成し、コントロール
ゲート電極となるポリシリコン膜とWSi2 膜を堆積し
た状態である。
FIG. 9 is a view illustrating the latter half of the steps of a method for manufacturing a NAND flash memory using a conventional SA-STI cell in the order of steps, the SA-ST of the NAND nonvolatile semiconductor memory device;
FIG. 3D is a schematic cross-sectional view of an I-cell part, where (d) is LPCVD SiO 2
A state where the surface position of the LPCVD SiO 2 film is slightly higher than the gate oxide film position by etching back the film and the like,
(E) shows a state in which an interpoly ONO film is formed, and a polysilicon film serving as a control gate electrode and a WSi 2 film are deposited.

【図10】従来のSA−STIセルを用いたNAND型
フラッシュメモリの製造方法の問題を説明する図で、
(a)は図9(e)のR部の拡大図、(b)はチャネル
部の表面電位分布図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a problem of a conventional method of manufacturing a NAND flash memory using SA-STI cells,
9A is an enlarged view of a portion R in FIG. 9E, and FIG. 9B is a surface potential distribution diagram of a channel portion.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…半導体基板、12…ゲート酸化膜、13,21…
ポリシリコン膜、14…CVDSiO2 膜、15,3
3,42…トレンチ、16,17,34,41,43…
熱酸化膜、18…チャネル阻止層、19…LPCVDS
iO2 膜、20…インターポリONO膜、22…WSi
2 膜、30,40…フローティングゲート電極用パッド
部、31…HTO膜、32…Si3 4 膜、35…TE
OS膜
11: semiconductor substrate, 12: gate oxide film, 13, 21 ...
Polysilicon film, 14 ... CVD SiO 2 film, 15, 3
3, 42 ... trench, 16, 17, 34, 41, 43 ...
Thermal oxide film, 18: channel blocking layer, 19: LPCVDS
iO 2 film, 20 ... inter-poly ONO film, 22 ... WSi
2 film, 30, 40 ... pad portion for a floating gate electrode, 31 ... HTO film, 32 ... Si 3 N 4 film, 35 ... TE
OS film

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 素子分離領域をフローティングゲート電
極の幅方向の端部に自己整合的に形成する工程を有する
NAND型の不揮発性半導体記憶装置の製造方法におい
て、 半導体基板上にトンネル絶縁膜とするゲート酸化膜を形
成する工程と、 前記フローティングゲート電極とする、不純物を含む多
結晶シリコン膜を形成する工程と、 前記多結晶シリコン膜上に第1の絶縁膜を形成する工程
と、 少なくとも前記第1の絶縁膜および前記多結晶シリコン
膜をパターニングして、前記フローティングゲート電極
用パッド部を形成する工程と、 少なくとも前記フローティングゲート電極用パッド部の
前記多結晶シリコン膜側壁に第2の絶縁膜を形成する工
程と、 前記第2の絶縁膜が形成された前記フローティングゲー
ト電極用パッド部をマスクとして、異方性プラズマエッ
チング法により、前記半導体基板表面部に素子分離用溝
を形成する工程と、 熱酸化法により、前記素子分離用溝表面を酸化し、前記
素子分離用溝側壁の上部に形成された酸化膜と前記半導
体基板との界面位置が、前記フローティングゲート電極
用パッド部側壁と前記第2の絶縁膜との界面位置よりメ
モリセルのチャネル中央部側になるような膜厚の熱酸化
膜を形成する工程とを有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。
1. A method for manufacturing a NAND-type nonvolatile semiconductor memory device, comprising: forming a device isolation region in a self-aligned manner at an end portion of a floating gate electrode in a width direction, wherein a tunnel insulating film is formed on a semiconductor substrate. A step of forming a gate oxide film; a step of forming a polycrystalline silicon film containing impurities to be used as the floating gate electrode; a step of forming a first insulating film on the polycrystalline silicon film; Patterning the insulating film and the polycrystalline silicon film to form the floating gate electrode pad portion; and forming a second insulating film on at least a side wall of the polycrystalline silicon film of the floating gate electrode pad portion. Forming a floating gate electrode pad on which the second insulating film is formed as a mask; Forming an element isolation groove on the surface of the semiconductor substrate by anisotropic plasma etching; and oxidizing the surface of the element isolation groove by a thermal oxidation method, thereby forming an upper portion of the element isolation groove side wall. An interface position between the oxide film formed on the substrate and the semiconductor substrate is located closer to the center of the channel of the memory cell than an interface position between the floating gate electrode pad side wall and the second insulating film. Forming a thermal oxide film.
【請求項2】 前記第1の絶縁膜は、CVDSiO2
であ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。
2. The method according to claim 1, wherein the first insulating film is a CVD SiO 2 film.
【請求項3】 前記第2の絶縁膜は、前記多結晶シリコ
ン膜側壁を熱酸化して形成する熱酸化膜および高温CV
DSiO2 膜のうち、いずれか一方の酸化膜と、CVD
法により堆積する酸化防止用絶縁膜とで構成したもので
あ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。
3. A thermal oxide film formed by thermally oxidizing a side wall of the polycrystalline silicon film, and a high-temperature CV.
One of the DSiO 2 films and the CVD film
2. The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein said method comprises an oxidation preventing insulating film deposited by a method.
【請求項4】 前記酸化防止用絶縁膜は、減圧CVD法
により形成されるSi3 4 膜であることを特徴とす
る、請求項3に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方
法。
4. The method according to claim 3, wherein the oxidation preventing insulating film is a Si 3 N 4 film formed by a low pressure CVD method.
【請求項5】 素子分離領域をフローティングゲート電
極の幅方向の端部に自己整合的に形成する工程を有する
NAND型の不揮発性半導体記憶装置の製造方法におい
て、 半導体基板上にトンネル絶縁膜とするゲート酸化膜を形
成する工程と、 前記フローティングゲート電極とする、不純物を含む多
結晶シリコン膜を形成する工程と、 前記多結晶シリコン膜上に第1の絶縁膜を形成する工程
と、 少なくとも前記第1の絶縁膜および前記多結晶シリコン
膜をパターニングして、前記フローティングゲート電極
用パッド部を形成する工程と、 少なくとも前記フローティングゲート電極用パッド部の
前記多結晶シリコン膜側壁に第2の絶縁膜を形成する工
程と、 前記第2の絶縁膜が形成された前記フローティングゲー
ト電極用パッド部をマスクとして、等方性プラズマエッ
チング法、および等方性プラズマエッチングと異方性プ
ラズマエッチングを組み合わせたプラズマエッチング法
のうち、何れか一方の方法を用いて前記半導体基板をエ
ッチングし、前記エッチングにより形成される溝側壁の
上部位置が、前記フローティングゲート電極用パッド部
側壁と前記第2の絶縁膜との界面位置よりメモリセルの
チャネル中央部側の位置となるまでエッチングすること
で素子分離用溝を形成する工程と、 熱酸化法により、前記素子分離用溝表面に熱酸化膜を形
成する工程とを有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。
5. A method for manufacturing a NAND-type nonvolatile semiconductor memory device, comprising a step of forming an element isolation region at a widthwise end of a floating gate electrode in a self-aligned manner, wherein a tunnel insulating film is formed on a semiconductor substrate. A step of forming a gate oxide film; a step of forming a polycrystalline silicon film containing impurities to be used as the floating gate electrode; a step of forming a first insulating film on the polycrystalline silicon film; Patterning the insulating film and the polycrystalline silicon film to form the floating gate electrode pad portion; and forming a second insulating film on at least a side wall of the polycrystalline silicon film of the floating gate electrode pad portion. Forming a floating gate electrode pad on which the second insulating film is formed as a mask; Then, the semiconductor substrate is etched by using any one of an isotropic plasma etching method and a plasma etching method in which isotropic plasma etching and anisotropic plasma etching are combined, and is formed by the etching. The element isolation trench is etched by etching until the upper position of the trench sidewall to be formed is closer to the central portion of the channel of the memory cell than the interface between the floating gate electrode pad portion sidewall and the second insulating film. Forming a thermal oxide film on the surface of the element isolation groove by a thermal oxidation method.
【請求項6】 前記第1の絶縁膜は、CVDSiO2
であることを特徴とする、請求項5に記載の不揮発性半
導体記憶装置の製造方法。
6. The method according to claim 5, wherein the first insulating film is a CVD SiO 2 film.
【請求項7】 前記第2の絶縁膜は、前記多結晶シリコ
ン膜側壁を熱酸化して形成する熱酸化膜であることを特
徴とする、請求項5に記載の不揮発性半導体記憶装置の
製造方法。
7. The method according to claim 5, wherein said second insulating film is a thermal oxide film formed by thermally oxidizing a side wall of said polycrystalline silicon film. Method.
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