JP2000286349A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JP2000286349A
JP2000286349A JP11092698A JP9269899A JP2000286349A JP 2000286349 A JP2000286349 A JP 2000286349A JP 11092698 A JP11092698 A JP 11092698A JP 9269899 A JP9269899 A JP 9269899A JP 2000286349 A JP2000286349 A JP 2000286349A
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JP
Japan
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insulating film
film
control gate
semiconductor substrate
groove
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JP11092698A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Aozasa
浩 青笹
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a short circuit from occurring due to etching residues of a conducive layer and a projection from being formed at the edge of a trench. SOLUTION: A trench is cut on the surface of a silicon substrate 1 provided with a channel region so as to isolate the channel region, and the trench is filled up with an insulating film to form a trench element isolation insulating film 2. A control gate 3 is formed on the channel region through the intermediary of an ONO film 5 as a charge storage layer, crossing the trench at right angles. Diffused layers 4 are formed on each side of the control gate 3 on the silicon substrate 1 through ion implantation to serve as a source region and a drain region for the formation of a memory transistor, and thus a MONOS- type semiconductor nonvolatile memory device is fabricated.

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】この発明は、半導体装置およ
びその製造方法に関し、特に、MISトランジスタのゲ
ート電極とチャネル領域との間に電荷蓄積層を有する半
導体不揮発性記憶装置に適用して好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor device suitable for application to a semiconductor nonvolatile memory device having a charge storage layer between a gate electrode and a channel region of a MIS transistor. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】電気的に書き換え可能な半導体不揮発性
記憶装置であるEEPROM(Electrically Erasable
and Programmable Read Only Memory)はDRAM(Dyna
mic Random Access Memory)などの他の半導体記憶装置
と比較して1ビットあたりの記憶素子の面積を理論上最
も小さくすることができることから、大容量の半導体記
憶装置として期待され、特にフロッピーディスクなどの
磁気記憶装置の代替手段として検討が活発に行われてい
る。このEEPROMとしては、これまでに、フローテ
ィングゲート型、MNOS(Metal-Nitride-Oxide-Semi
conductor)型あるいはMONOS(Metal-Oxide-Nitrid
e-Oxide-Semiconductor)型、TEXTUREDPOLY
型など、様々な特徴を有する構造のものが開発されてい
る。
2. Description of the Related Art An EEPROM (Electrically Erasable) which is an electrically rewritable semiconductor nonvolatile memory device.
and Programmable Read Only Memory) is a DRAM (Dyna
The memory area per bit can be theoretically minimized as compared with other semiconductor memory devices such as a mic random access memory), and is expected as a large-capacity semiconductor memory device. Investigations are actively being conducted as alternatives to magnetic storage devices. As this EEPROM, a floating gate type, MNOS (Metal-Nitride-Oxide-Semi-
conductor) type or MONOS (Metal-Oxide-Nitrid)
e-Oxide-Semiconductor) type, TEXTUREDPOLY
Structures having various features such as molds have been developed.

【0003】EEPROMの一つであるフローティング
ゲート型の半導体不揮発性記憶装置の一例の製造方法に
ついて説明する。まず、図13に示すように、シリコン
基板101の表面に、例えばLOCOS(Local Oxidat
ion of Silicon)法により、酸化シリコンからなる素子
分離絶縁膜102を形成する。
A description will be given of a method of manufacturing an example of a floating gate type semiconductor nonvolatile memory device which is one of EEPROMs. First, as shown in FIG. 13, for example, LOCOS (Local Oxidat
An element isolation insulating film 102 made of silicon oxide is formed by an ion of silicon method.

【0004】次に、図14に示すように、イオン注入を
行うことにより、素子分離絶縁膜102で分離された活
性領域にウェル103を形成した後、トランジスタの閾
値電圧調整のためのイオン注入を行う。
[0004] Next, as shown in FIG. 14, ion implantation is performed to form a well 103 in the active region separated by the element isolation insulating film 102, and then ion implantation for adjusting the threshold voltage of the transistor is performed. Do.

【0005】次に、図15に示すように、例えば熱酸化
法により、素子分離絶縁膜102で分離された活性領域
の表面に酸化シリコンからなるゲート絶縁膜(トンネル
絶縁膜)104を形成する。
Next, as shown in FIG. 15, a gate insulating film (tunnel insulating film) 104 made of silicon oxide is formed on the surface of the active region separated by the element isolation insulating film 102 by, for example, a thermal oxidation method.

【0006】次に、図16に示すように、例えばCVD
(Chemical Vapor Deposition)法により、フローティン
グゲート形成用の層として多結晶シリコン膜105を堆
積させる。次に、この多結晶シリコン膜105上に、フ
ォトリソグラフィー工程により、トランジスタのチャネ
ル幅方向の幅がフローティングゲートと同一の所定形状
のレジストパターン(図示せず)を形成した後、このレ
ジストパターンをマスクとして多結晶シリコン膜105
を例えば反応性イオンエッチング(RIE)法によりエ
ッチングしてパターニングする。
[0006] Next, as shown in FIG.
A polycrystalline silicon film 105 is deposited as a layer for forming a floating gate by a (Chemical Vapor Deposition) method. Next, a resist pattern (not shown) having the same width as the floating gate in the channel width direction of the transistor is formed on the polycrystalline silicon film 105 by a photolithography process. As a polycrystalline silicon film 105
Is patterned by, for example, a reactive ion etching (RIE) method.

【0007】次に、図17に示すように、例えばCVD
法により、上述のようにしてパターニングされた多結晶
シリコン膜105を覆うように酸化膜−窒化膜−酸化膜
の積層絶縁膜であるONO(Oxide-Nitride-Oxide)膜な
どを全面に形成し、中間絶縁膜(カップリング絶縁膜)
106を形成する。
[0007] Next, as shown in FIG.
According to the method, an ONO (Oxide-Nitride-Oxide) film or the like which is a stacked insulating film of an oxide film-nitride film-oxide film is formed on the entire surface so as to cover the polycrystalline silicon film 105 patterned as described above. Intermediate insulating film (coupling insulating film)
106 is formed.

【0008】次に、例えばCVD法により、中間絶縁膜
106上にコントロールゲート形成用の層として多結晶
シリコン膜を堆積させた後、この多結晶シリコン膜にイ
オン注入などにより不純物をドープして低抵抗化する。
次に、この多結晶シリコン膜上に、フォトリソグラフィ
ー工程により、コントロールゲートに対応する所定形状
のレジストパターン(図示せず)を形成した後、このレ
ジストパターンをマスクとして多結晶シリコン膜を例え
ばRIE法によりエッチングしてパターニングすること
により、図18に示すように、コントロールゲート10
7を形成する。このとき、コントロールゲート107の
エッチング加工に引き続いてエッチングを行うことによ
り、中間絶縁膜106および多結晶シリコン膜105を
コントロールゲート107に対して自己整合的に加工
し、フローティングゲート108を形成する。次に、コ
ントロールゲート107をマスクとしてn型またはp型
の不純物をイオン注入することにより、ソース領域およ
びドレイン領域として用いられる拡散層109をコント
ロールゲート107に対して自己整合的に形成する。次
に、層間絶縁膜110の形成、層間絶縁膜110への拡
散層109に達するコンタクトホールの形成、拡散層1
09に接続する電極111、112の形成などを行い、
図18に示すようなメモリセル構造を有する半導体不揮
発性記憶装置を製造する。
Next, after depositing a polycrystalline silicon film as a layer for forming a control gate on the intermediate insulating film 106 by, for example, a CVD method, the polycrystalline silicon film is doped with impurities by ion implantation or the like to reduce the polycrystalline silicon film. Resistance.
Next, a resist pattern (not shown) having a predetermined shape corresponding to the control gate is formed on the polycrystalline silicon film by a photolithography process, and the polycrystalline silicon film is formed using the resist pattern as a mask, for example, by RIE. By patterning by etching with the control gate 10 as shown in FIG.
7 is formed. At this time, by performing etching subsequent to the etching processing of the control gate 107, the intermediate insulating film 106 and the polycrystalline silicon film 105 are processed in a self-aligned manner with respect to the control gate 107, and the floating gate 108 is formed. Next, an n-type or p-type impurity is ion-implanted using the control gate 107 as a mask to form a diffusion layer 109 used as a source region and a drain region in a self-aligned manner with respect to the control gate 107. Next, formation of an interlayer insulating film 110, formation of a contact hole reaching the diffusion layer 109 in the interlayer insulating film 110,
09 to form electrodes 111 and 112 to be connected to
A semiconductor nonvolatile memory device having a memory cell structure as shown in FIG. 18 is manufactured.

【0009】この図18に示す半導体不揮発性記憶装置
において、メモリトランジスタは、コントロールゲート
107とシリコン基板101中のチャネル領域との間に
絶縁膜で囲まれたフローティングゲート108を有する
電界効果トランジスタ、すなわちMISトランジスタに
より構成されている。このメモリトランジスタにおい
て、フローティングゲート108はその中に電荷を保持
する機能を有し、ゲート絶縁膜104および中間絶縁膜
106は電荷をフローティングゲート108中に閉じ込
める機能を有する。このメモリトランジスタにおいて
は、コントロールゲート107、シリコン基板101あ
るいはソース領域およびドレイン領域としての拡散層1
09などに適当な電圧を印加すると、ファウラー・ノル
ドハイム(Fowler-Nordheim)型トンネル電流が生じ、ゲ
ート絶縁膜104を通してシリコン基板101からフロ
ーティングゲート108へ電荷が注入され、あるいはフ
ローティングゲート108からシリコン基板101へ電
荷が放出される。
In the semiconductor nonvolatile memory device shown in FIG. 18, a memory transistor is a field-effect transistor having a floating gate 108 surrounded by an insulating film between a control gate 107 and a channel region in a silicon substrate 101, that is, a memory transistor. It is composed of MIS transistors. In this memory transistor, the floating gate 108 has a function of retaining charges therein, and the gate insulating film 104 and the intermediate insulating film 106 have a function of confining charges inside the floating gate 108. In this memory transistor, the control gate 107, the silicon substrate 101 or the diffusion layer 1 as a source region and a drain region
When an appropriate voltage is applied to the semiconductor substrate 101 or the like, a Fowler-Nordheim type tunnel current is generated, charges are injected from the silicon substrate 101 to the floating gate 108 through the gate insulating film 104, or the silicon substrate 101 Charge is released.

【0010】上述のようにフローティングゲート108
中に電荷が蓄積されると、この蓄積電荷による電界が発
生するため、トランジスタの閾値電圧が変化する。例え
ば、メモリトランジスタがnチャネル型であるとする
と、フローティングゲート108中に電荷が蓄積される
ことで閾値電圧が正の方向にシフトする。データの読み
出し時には、所定値に設定された読み出し電圧をコント
ロールゲート107に印加するが、閾値電圧が正の方向
にシフトしていると、読み出し電圧を印加しても、トラ
ンジスタのソース領域およびドレイン領域間にチャネル
電流は流れない。一方、フローティングゲート108中
の電荷が排出されている場合には、上記の読み出し電圧
の印加により、トランジスタのソース領域およびドレイ
ン領域間にチャネル電流が流れる。このチャネル電流が
「流れる」あるいは「流れない」ことを「0」あるいは
「1」に対応させて、データを記憶することが可能とな
っている。
As described above, the floating gate 108
When electric charges are accumulated therein, an electric field is generated by the accumulated electric charges, so that the threshold voltage of the transistor changes. For example, assuming that the memory transistor is an n-channel type, charge is accumulated in the floating gate 108, so that the threshold voltage shifts in the positive direction. When reading data, a read voltage set to a predetermined value is applied to the control gate 107. However, if the threshold voltage is shifted in the positive direction, even if the read voltage is applied, the source region and the drain region No channel current flows between them. On the other hand, when the charge in the floating gate 108 is discharged, a channel current flows between the source region and the drain region of the transistor due to the application of the read voltage. Data can be stored in such a manner that "flow" or "no flow" of the channel current corresponds to "0" or "1".

【0011】上記の構造のメモリセルの集積化を行う
と、図19の等価回路図に示すようなNOR型の回路構
成となる。図19においては、四つのメモリトランジス
タMT11、MT12、MT21、MT22が設けられ
ており、ワード線(コントロールゲート)WL1にメモ
リトランジスタMT11、MT21が接続されており、
ワード線(コントロールゲート)WL2にメモリトラン
ジスタMT12、MT22が接続されている。メモリト
ランジスタMT11、MT12、MT21、MT22の
ソース領域およびドレイン領域はそれぞれビット線BL
1a、BL1b、BL2a、BL2bに接続されてい
る。
When the memory cell having the above structure is integrated, a NOR type circuit configuration as shown in an equivalent circuit diagram of FIG. 19 is obtained. In FIG. 19, four memory transistors MT11, MT12, MT21, and MT22 are provided, and the memory transistors MT11 and MT21 are connected to a word line (control gate) WL1.
The memory transistors MT12 and MT22 are connected to the word line (control gate) WL2. The source and drain regions of the memory transistors MT11, MT12, MT21, MT22 are respectively connected to bit lines BL.
1a, BL1b, BL2a, and BL2b.

【0012】この図19に示すNOR型の半導体不揮発
性記憶装置において、例えばメモリトランジスタMT1
1のデータを読み出す場合には、ワード線WL1に読み
出し電圧(トランジスタがnチャネル型である場合には
正電圧)を印加し、ビット線BL1a、BL1b間に流
れる電流を検知して「0」あるいは「1」のデータを判
定する。
In the NOR type semiconductor nonvolatile memory device shown in FIG. 19, for example, a memory transistor MT1
To read the data of 1, a read voltage (positive voltage if the transistor is an n-channel type) is applied to the word line WL1, and the current flowing between the bit lines BL1a and BL1b is detected to be "0" or The data of "1" is determined.

【0013】上記のNOR型の半導体不揮発性記憶装置
に対して、メモリトランジスタが複数個直列に接続され
て構成されているNAND型の半導体不揮発性記憶装置
の等価回路図を図20に示す。図20に示すように、コ
ントロールゲートCG1〜CG8によりそれぞれ制御さ
れるメモリトランジスタMT1〜MT8が直列に接続さ
れてメモリストリングが構成されている。このメモリス
トリングの両端には、選択ゲートSG1、SG2により
それぞれ制御される、このメモリストリングを選択する
ための選択トランジスタST1、ST2が接続されてい
る。一方の選択トランジスタST1のドレイン領域はビ
ット線BLに接続され、他方の選択トランジスタST2
のソース領域はソース線Sに接続されている。なお、図
20においては、メモリトランジスタは8個接続されて
いるが、原理的にこの個数に限定はない。
FIG. 20 shows an equivalent circuit diagram of a NAND type semiconductor nonvolatile memory device in which a plurality of memory transistors are connected in series to the above NOR type semiconductor nonvolatile memory device. As shown in FIG. 20, memory transistors MT1 to MT8 controlled by control gates CG1 to CG8 are connected in series to form a memory string. Select transistors ST1 and ST2 for selecting the memory string, which are controlled by select gates SG1 and SG2, respectively, are connected to both ends of the memory string. The drain region of one select transistor ST1 is connected to bit line BL, and the other select transistor ST2
Are connected to the source line S. Although eight memory transistors are connected in FIG. 20, the number is not limited in principle.

【0014】通常、上記のNAND型の半導体不揮発性
記憶装置においては、データの消去はブロック単位で一
括して行われる。具体的には、消去しようとするブロッ
クの全てのワード線(コントロールゲート)に対して消
去に十分な電圧(以下、Vppという)を印加し、ソース
線Sに正電圧を印加することでブロック内の全てのメモ
リトランジスタのフローティングゲートに電荷を注入
し、メモリトランジスタをエンハンスメント型(ノーマ
リ・オフ型)にしてデータを消去する。
Normally, in the above-mentioned NAND type semiconductor nonvolatile memory device, data is erased collectively in block units. Specifically, a voltage (hereinafter, referred to as Vpp ) sufficient for erasing is applied to all word lines (control gates) of the block to be erased, and a positive voltage is applied to the source line S to block. Charge is injected into the floating gates of all the memory transistors in the memory transistor, and the data is erased by setting the memory transistors to an enhancement type (normally-off type).

【0015】所望のセルのメモリトランジスタにデータ
を書き込む場合には、そのメモリトランジスタのワード
線を0Vに固定し、それ以外の全てのセルのメモリトラ
ンジスタのワード線にはトランジスタが導通するような
電圧(以下、Vccという)を印加する。次に、ビット線
BLに書き込みたいデータ「0」あるいは「1」に対応
する電圧を印加して、書き込みを行う。例えば、書き込
みたいデータが「1」の場合には、ソース線Sに電圧V
ppを印加して、フローティングゲートから電荷を排出さ
せる。これにより、このメモリトランジスタはディプリ
ーション型(ノーマリ・オン型)となる。一方、書き込
みたいデータが「0」の場合には、ソース線Sに電圧V
pp/2を印加する。このときには、フローティングゲー
トから電荷が排出あるいはフローティングゲートへ電荷
が注入されないため、メモリトランジスタは消去された
時の状態であるエンハンスメント型(ノーマリ・オフ
型)を保持する。
When writing data to a memory transistor of a desired cell, the word line of the memory transistor is fixed to 0 V, and the word lines of the memory transistors of all other cells are set to a voltage at which the transistor is conducted. (Hereinafter, referred to as Vcc ). Next, writing is performed by applying a voltage corresponding to data “0” or “1” to be written to the bit line BL. For example, when the data to be written is “1”, the voltage V
By applying pp , charges are discharged from the floating gate. As a result, this memory transistor becomes a depletion type (normally on type). On the other hand, when the data to be written is “0”, the voltage V
Apply pp / 2. At this time, since the charge is not discharged from the floating gate or injected into the floating gate, the memory transistor holds the enhancement type (normally-off type) which is the state at the time of erasing.

【0016】データを読み出す場合には、読み出すセル
のメモリトランジスタのワード線を0Vに固定し、それ
以外の全てのセルのメモリトランジスタのワード線には
電圧Vccを印加する。ソース線Sに正電圧を印加する
と、読み出すセル以外の全てのメモリトランジスタは導
通状態になっているため、読み出すセルのメモリトラン
ジスタがノーマリ・オン型あるいはノーマリ・オフ型の
どちらになっているかでビット線BLに電流が「流れ
る」あるいは「流れない」が決まる。この電流が「流れ
る」あるいは「流れない」ことを「0」あるいは「1」
に対応させて、データを読み出すことができる。
When reading data, the word line of the memory transistor of the cell to be read is fixed to 0 V, and the voltage Vcc is applied to the word lines of the memory transistors of all other cells. When a positive voltage is applied to the source line S, all the memory transistors other than the cell to be read are in a conductive state. Therefore, a bit is determined depending on whether the memory transistor of the cell to be read is a normally-on type or a normally-off type. It is determined whether a current flows or does not flow in the line BL. "0" or "1" indicates that this current "flows" or "does not flow"
The data can be read in correspondence with.

【0017】上述のフローティングゲート型の半導体不
揮発性記憶装置は、従来、素子分離にLOCOS法を用
いているが、素子の微細化が進むにつれて、バーズビー
クの問題などから、素子分離にトレンチを用いることが
検討され始めている。
In the above-described floating gate type semiconductor nonvolatile memory device, the LOCOS method is conventionally used for element isolation. However, as the element is miniaturized, a trench is used for element isolation due to a bird's beak problem. Has begun to be considered.

【0018】しかしながら、従来のトレンチ素子分離領
域の形成方法においては、その形成プロセスの問題か
ら、トレンチ上部と活性領域およびチャネル領域との界
面に、突起が副産物として形成されるため、この突起部
分の電界集中により、書き込み/消去特性がばらつく原
因となっている。
However, in the conventional method for forming the trench element isolation region, a projection is formed as a by-product at the interface between the upper portion of the trench and the active region and the channel region due to a problem of the formation process. Due to the concentration of the electric field, the writing / erasing characteristics vary.

【0019】上述の従来のフローティングゲート型半導
体不揮発性記憶装置において、フローティングゲートと
素子分離領域との合わせを自己整合的に行いながら、か
つトレンチ上面端部に突起が形成されない構造(以下、
SA−STI(Self-alignedShallow Trench Isolatio
n)セル構造という)およびその形成方法が、特開平8−
17948号公報に開示されている。
In the above-mentioned conventional floating gate type semiconductor nonvolatile memory device, a structure in which the floating gate and the element isolation region are aligned in a self-aligning manner and no projection is formed at the end of the upper surface of the trench (hereinafter, referred to as a "structure").
SA-STI (Self-aligned Shallow Trench Isolatio
n) (referred to as a cell structure) and a method for forming the same.
No. 17948.

【0020】このSA−STIセル構造を有するフロー
ティングゲート型のNAND型半導体不揮発性記憶装置
について説明する。図21はその平面図である。図21
に示すように、シリコン基板201に形成されたトレン
チ素子分離絶縁膜202で分離されて活性領域が形成さ
れている。この活性領域と、ワード線となるコントロー
ルゲート203とが交差する領域において、コントロー
ルゲート203とシリコン基板201のチャネル領域と
の間に電荷蓄積層として例えば絶縁膜で囲まれたフロー
ティングゲート204が形成されている。また、コント
ロールゲート203の両側の部分におけるシリコン基板
201中には、ソース領域およびドレイン領域として用
いられる拡散層205が形成されている。コントロール
ゲート203の上層にはビット線(図示せず)がコント
ロールゲート203と直交する方向に形成されており、
ビットコンタクト(図示せず)において拡散層205に
接続されている。
A floating gate type NAND type semiconductor nonvolatile memory device having the SA-STI cell structure will be described. FIG. 21 is a plan view thereof. FIG.
As shown in FIG. 7, an active region is formed by being separated by a trench element isolation insulating film 202 formed in a silicon substrate 201. In a region where the active region intersects with the control gate 203 serving as a word line, a floating gate 204 surrounded by, for example, an insulating film is formed as a charge storage layer between the control gate 203 and the channel region of the silicon substrate 201. ing. In the silicon substrate 201 on both sides of the control gate 203, diffusion layers 205 used as a source region and a drain region are formed. A bit line (not shown) is formed above the control gate 203 in a direction perpendicular to the control gate 203.
It is connected to the diffusion layer 205 at a bit contact (not shown).

【0021】図21のA−A´線およびB−B´線に沿
っての断面図をそれぞれ図22および図23に示す。図
22および図23に示すように、トレンチ素子分離絶縁
膜202により分離されたシリコン基板201の活性領
域上に、例えば薄膜の酸化シリコンからなるゲート絶縁
膜(トンネル絶縁膜)206が形成されており、その上
層に例えば多結晶シリコンからなるフローティングゲー
ト204が形成されており、さらにその上層に例えばO
NO膜からなる中間絶縁膜207が形成されている。中
間絶縁膜207の上に、例えば不純物がドープされた多
結晶シリコンからなるコントロールゲート203が形成
されている。コントロールゲート203の上層に例えば
酸化シリコンからなる層間絶縁膜208が形成されてお
り、その上層に例えばアルミニウムからなるビット線
(図示せず)が形成されている。
FIGS. 22 and 23 are cross-sectional views taken along lines AA 'and BB' in FIG. 21, respectively. As shown in FIGS. 22 and 23, a gate insulating film (tunnel insulating film) 206 made of, for example, a thin silicon oxide is formed on the active region of the silicon substrate 201 separated by the trench isolation insulating film 202. Floating gate 204 made of, for example, polycrystalline silicon is formed on the upper layer.
An intermediate insulating film 207 made of an NO film is formed. A control gate 203 made of, for example, polycrystalline silicon doped with an impurity is formed on the intermediate insulating film 207. An interlayer insulating film 208 made of, for example, silicon oxide is formed on the upper layer of the control gate 203, and a bit line (not shown) made of, for example, aluminum is formed on the upper layer.

【0022】この図21、図22および図23に示す構
造の半導体不揮発性記憶装置において、メモリトランジ
スタは、コントロールゲート203とシリコン基板20
1中のチャネル領域との間に絶縁膜で囲まれたフローテ
ィングゲート204を有する電界効果トランジスタ、す
なわちMISトランジスタにより構成されている。各メ
モリトランジスタはNAND型に接続され、NAND型
ストリングが構成されている。
In the semiconductor nonvolatile memory device having the structure shown in FIGS. 21, 22 and 23, the memory transistor is composed of a control gate 203 and a silicon substrate 20.
1 is a field effect transistor having a floating gate 204 surrounded by an insulating film between itself and a channel region, that is, an MIS transistor. Each memory transistor is connected in a NAND type to form a NAND type string.

【0023】上記のSA−STIセル構造を有するフロ
ーティングゲート型の半導体不揮発性記憶装置において
も、フローティングゲート204中に電荷が蓄積される
と、蓄積電荷による電界によりトランジスタの閾値電圧
が変化し、この変化によりデータを記憶することが可能
となっている。また、理論的には最小のセル面積を4F
2(ここで、Fはminimum feature size)とすることが
できるので、セル面積を縮小し、大容量化、およびチッ
プコスト、ビットコストの低減を図ることが可能であ
る。
In the floating gate type semiconductor nonvolatile memory device having the above SA-STI cell structure, when electric charges are accumulated in the floating gate 204, the threshold voltage of the transistor changes due to the electric field due to the accumulated electric charges. The data can be stored by the change. Theoretically, the minimum cell area is 4F
2 (here, F is the minimum feature size), so that the cell area can be reduced, the capacity can be increased, and the chip cost and bit cost can be reduced.

【0024】上記のSA−STIセル構造を有するフロ
ーティングゲート型の半導体不揮発性記憶装置の製造方
法について説明する。まず、図22のA−A´線におけ
る断面に相当する断面図により説明する。図24に示す
ように、シリコン基板201上に周辺素子領域とメモリ
セル領域との分離をするための図示省略したLOCOS
素子分離絶縁膜を形成し、さらにトランジスタの閾値電
圧の調整あるいは図示省略したウェルなどの形成のため
のイオン注入を行った後、例えば熱酸化法により7〜8
nm程度の膜厚の酸化シリコンからなるゲート絶縁膜2
06を形成し、その上層に例えばCVD法により多結晶
シリコン膜209を300〜400nmの膜厚で堆積さ
せ、フローティングゲート形成用の層を形成する。
A method of manufacturing a floating gate type semiconductor nonvolatile memory device having the SA-STI cell structure will be described. First, a description will be given with reference to a cross-sectional view corresponding to a cross section taken along line AA ′ of FIG. As shown in FIG. 24, a LOCOS (not shown) for separating a peripheral element region and a memory cell region on a silicon substrate 201 is provided.
After forming an element isolation insulating film and further performing ion implantation for adjusting the threshold voltage of the transistor or forming a well or the like (not shown), for example, 7 to 8 is performed by a thermal oxidation method.
Gate insulating film 2 made of silicon oxide having a thickness of about nm
No. 06 is formed thereon, and a polycrystalline silicon film 209 is deposited thereon in a thickness of 300 to 400 nm by, for example, a CVD method to form a layer for forming a floating gate.

【0025】次に、図25に示すように、フローティン
グゲート形成用の多結晶シリコン膜209上に、フォト
リソグラフィー工程により、トランジスタのチャネル幅
方向の幅がフローティングゲートと同一の所定形状のレ
ジストパターン210を形成した後、このレジストパタ
ーン210をマスクとして多結晶シリコン膜207を例
えばRIE法によりエッチングしてパターニングする。
Next, as shown in FIG. 25, a resist pattern 210 having the same shape as the floating gate in the channel width direction of the transistor is formed on the polycrystalline silicon film 209 for forming the floating gate by a photolithography process. Is formed, using the resist pattern 210 as a mask, the polycrystalline silicon film 207 is etched and patterned by, for example, RIE.

【0026】次に、図26に示すように、レジストパタ
ーン210をマスクとしてRIE法によるエッチングを
引き続いて行い、シリコン基板201の活性領域と自己
整合的にトレンチ211を形成する。
Next, as shown in FIG. 26, etching by RIE is successively performed using the resist pattern 210 as a mask to form a trench 211 in self-alignment with the active region of the silicon substrate 201.

【0027】次に、レジストパターン210を除去した
後、図27に示すように、例えばCVD法あるいはバイ
アス印加型電子サイクロトロン共鳴(ECR)プラズマ
CVD法により全面に酸化シリコンからなる絶縁膜21
2を700〜1000nmの膜厚に堆積させることによ
りトレンチ211を埋め込む。
Next, after removing the resist pattern 210, as shown in FIG. 27, the insulating film 21 made of silicon oxide is entirely formed by, for example, a CVD method or a bias-applied electron cyclotron resonance (ECR) plasma CVD method.
2 is deposited to a thickness of 700 to 1000 nm to fill the trench 211.

【0028】次に、図28に示すように、例えばRIE
法などにより絶縁膜212をエッチングして、トレンチ
211に埋め込まれたトレンチ素子分離絶縁膜202を
シリコン基板201の活性領域と自己整合的に形成す
る。
Next, as shown in FIG.
The insulating film 212 is etched by a method or the like to form the trench isolation insulating film 202 embedded in the trench 211 in a self-aligned manner with the active region of the silicon substrate 201.

【0029】次に、図29に示すように、例えばCVD
法あるいは熱酸化法によりONO膜などを全面に形成し
て中間絶縁膜207を形成する。
Next, as shown in FIG.
An intermediate insulating film 207 is formed by forming an ONO film or the like on the entire surface by a method or a thermal oxidation method.

【0030】次に、図30(平面図)、図31(図30
のA−A´線に沿っての断面図)および図32(図30
のB−B´線に沿っての断面図)に示すように、中間絶
縁膜207上に例えばCVD法により多結晶シリコン膜
213を300〜400nmの膜厚に堆積させ、コント
ロールゲート形成用の層を形成する。以下、図30のB
−B´線における断面に相当する断面図を用いて説明す
る。
Next, FIG. 30 (plan view) and FIG. 31 (FIG. 30)
30 (a cross-sectional view along the line AA ′) and FIG. 32 (FIG. 30).
(A cross-sectional view taken along the line BB ′), a polycrystalline silicon film 213 is deposited to a thickness of 300 to 400 nm on the intermediate insulating film 207 by, for example, a CVD method to form a control gate forming layer. To form Hereinafter, B in FIG.
Description will be made with reference to a cross-sectional view corresponding to a cross section taken along line -B '.

【0031】図33に示すように、多結晶シリコン膜2
13上に、フォトリソグラフィー工程により、コントロ
ールゲートに対応する形状のレジストパターン214を
形成する。
As shown in FIG. 33, the polycrystalline silicon film 2
On resist 13, a resist pattern 214 having a shape corresponding to the control gate is formed by a photolithography process.

【0032】次に、図34に示すように、レジストパタ
ーン214をマスクとしてRIE法などのエッチングを
行うことにより、不純物がドープされた多結晶シリコン
からなるコントロールゲート203、中間絶縁膜207
および多結晶シリコンからなるフローティングゲート2
04を自己整合的に形成する。このとき、図21に示す
ように、フローティングゲート204はコントロールゲ
ート203とシリコン基板201の活性領域との交差す
る領域のみに残され、個々のメモリセル毎に分離された
形状となる。
Next, as shown in FIG. 34, etching such as RIE is performed using the resist pattern 214 as a mask to form a control gate 203 and an intermediate insulating film 207 made of polycrystalline silicon doped with impurities.
And floating gate 2 made of polycrystalline silicon
04 is formed in a self-aligned manner. At this time, as shown in FIG. 21, the floating gate 204 is left only in the region where the control gate 203 and the active region of the silicon substrate 201 intersect, and has a shape separated for each memory cell.

【0033】次に、図35に示すように、コントロール
ゲート203をマスクとしてn型またはp型の不純物を
例えば5×1013/cm2 のドーズ量でイオン注入する
ことにより、コントロールゲート203の両側の部分の
シリコン基板201中にソース領域およびドレイン領域
としての拡散層205を自己整合的に形成する。
Next, as shown in FIG. 35, an n-type or p-type impurity is ion-implanted at a dose of, for example, 5 × 10 13 / cm 2 using the control gate 203 as a mask, so that both sides of the control gate 203 are formed. A diffusion layer 205 as a source region and a drain region is formed in a portion of the silicon substrate 201 in a self-aligned manner.

【0034】次に、レジストパターン214を除去した
後、図23に示すように、例えばCVD法によりリンシ
リケートガラス(PSG)やBPSG(ホウ素リンシリ
ケートガラス)などの酸化シリコンを堆積させて層間絶
縁膜208を形成する。このようにして、図21、図2
2および図23に示す半導体不揮発性記憶装置を製造す
る。図示は省略するが、この後、例えば、層間絶縁膜2
08への拡散層205に達するビットコンタクトの開
口、ビット線などの上層配線の形成、さらには周辺回路
の形成などを行うことにより、所望の半導体不揮発性記
憶装置を得る。
Next, after removing the resist pattern 214, as shown in FIG. 23, silicon oxide such as phosphorus silicate glass (PSG) or BPSG (boron phosphorus silicate glass) is deposited by, for example, a CVD method to form an interlayer insulating film. Form 208. Thus, FIG. 21 and FIG.
2 and FIG. 23 are manufactured. Although illustration is omitted, thereafter, for example, the interlayer insulating film 2
A desired semiconductor non-volatile memory device is obtained by forming an opening of a bit contact reaching the diffusion layer 205 to the layer 08, forming an upper layer wiring such as a bit line, and forming a peripheral circuit.

【0035】[0035]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の従来
のSA−STIセル構造の半導体不揮発性記憶装置の製
造においては、パターニングされた多結晶シリコン膜2
09の両側にトレンチ素子分離絶縁膜202を形成する
ため(図28)、その後のコントロールゲート203お
よびフローティングゲート204を形成する工程(図3
4)において、図36に示すように、トレンチ素子分離
絶縁膜202に囲まれた、チャネル領域とゲート絶縁膜
206を介して対向しない部位の多結晶シリコン膜20
9を除去する必要が生じる。
By the way, in the manufacture of the above-mentioned conventional semiconductor nonvolatile memory device having the SA-STI cell structure, the patterned polycrystalline silicon film 2 is formed.
In order to form a trench element isolation insulating film 202 on both sides of the semiconductor device 09 (FIG. 28), a process of forming a control gate 203 and a floating gate 204 (FIG. 3)
In 4), as shown in FIG. 36, a portion of the polycrystalline silicon film 20 surrounded by the trench isolation insulating film 202 and not opposed to the channel region with the gate insulating film 206 interposed therebetween.
9 needs to be removed.

【0036】しかしながら、実際には、このようにトレ
ンチ素子分離絶縁膜202で囲まれた構造の中の多結晶
シリコン膜209のみを除去することは非常に困難なこ
とであり、エッチング残りを生じやすい。特に、このよ
うな構造でエッチング残りが生じやすい部位は、図37
に示すように、トレンチ側壁に沿った部分であると考え
られるが、このような多結晶シリコン膜209のエッチ
ング残りが生じた場合には、隣り合ったフローティング
ゲート204同士が短絡した状態となり、不良となる。
However, in practice, it is very difficult to remove only the polycrystalline silicon film 209 in the structure surrounded by the trench element isolation insulating film 202 in this manner, and etching residue tends to occur. . In particular, in such a structure, portions where etching residue is likely to occur are shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the portion is considered to be along the trench side wall. However, if such an etching residue of the polycrystalline silicon film 209 occurs, adjacent floating gates 204 are short-circuited to each other, and Becomes

【0037】特に、素子のスケーリングが進み、トレン
チ側壁に囲まれた開口部が縮小されていった場合には、
エッチング装置におけるマイクロローディング効果やエ
ッチングされた分子の排気の効率の問題などから、さら
なる困難が予想される。
In particular, when the scaling of the device progresses and the opening surrounded by the trench side wall is reduced,
Further difficulties are expected due to problems such as the microloading effect in the etching apparatus and the efficiency of exhausting the etched molecules.

【0038】したがって、この発明の目的は、従来のS
A−STIセル構造の形成方法におけるような導電層の
エッチング残りによる短絡や、従来のトレンチ素子分離
領域の形成方法におけるようなトレンチ端部の突起の発
生を防止することができる半導体装置およびその製造方
法を提供することにある。
Therefore, the object of the present invention is to provide a conventional S
Semiconductor device capable of preventing short circuit due to residual etching of conductive layer as in the method for forming an A-STI cell structure and occurrence of protrusion at the trench end as in the conventional method for forming a trench element isolation region, and manufacturing thereof It is to provide a method.

【0039】[0039]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明の第1の発明による半導体装置は、チャネ
ル領域を有する半導体基板と、チャネル領域を分離する
ように半導体基板に設けられた溝に埋め込まれた素子分
離用の第1の絶縁膜と、チャネル領域上に第2の絶縁膜
を介して溝と交差するように設けられたコントロールゲ
ートと、コントロールゲートの両側の部分における半導
体基板に設けられたソース領域およびドレイン領域とを
有し、コントロールゲート、ソース領域およびドレイン
領域によりメモリトランジスタが構成されていることを
特徴とする。
In order to solve the above problems, a semiconductor device according to a first aspect of the present invention is provided on a semiconductor substrate having a channel region and a semiconductor substrate so as to separate the channel region. A first insulating film for element isolation buried in the groove, a control gate provided on the channel region via the second insulating film via the second insulating film, and a semiconductor substrate on both sides of the control gate In which a memory transistor is constituted by a control gate, a source region and a drain region.

【0040】この発明の第2の発明は、チャネル領域を
有する半導体基板と、チャネル領域を分離するように半
導体基板に設けられた第1の溝に埋め込まれた素子分離
用の第1の絶縁膜と、チャネル領域上に第2の絶縁膜を
介して第1の溝と交差するように設けられたコントロー
ルゲートと、コントロールゲートの両側の部分における
半導体基板に設けられたソース領域およびドレイン領域
とを有し、コントロールゲート、ソース領域およびドレ
イン領域によりメモリトランジスタが構成されている半
導体装置の製造方法であって、チャネル領域を分離する
ように半導体基板に第1の溝を形成する工程と、第1の
溝を埋め込むように半導体基板上に第1の絶縁膜を形成
する工程と、第1の絶縁膜をパターニングすることによ
り第1の溝と交差する方向に延在する第2の溝を形成し
てチャネル領域を露出させる工程と、少なくとも第2の
溝の内部のチャネル領域上に第2の絶縁膜を形成する工
程と、半導体基板上に第2の溝を埋め込むように導電材
料を堆積させる工程と、導電材料を少なくとも第1の絶
縁膜が露出するまでエッチバックすることにより第2の
溝の内部にコントロールゲートを形成する工程と、第1
の絶縁膜をほぼ半導体基板の表面近傍までエッチバック
する工程と、コントロールゲートの両側の部分における
半導体基板に不純物を導入することによりソース領域お
よびドレイン領域を形成する工程とを有することを特徴
とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor substrate having a channel region, and a first insulating film for element isolation embedded in a first groove provided in the semiconductor substrate so as to separate the channel region. And a control gate provided on the channel region so as to intersect the first groove via the second insulating film, and a source region and a drain region provided on the semiconductor substrate on both sides of the control gate. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a memory transistor including a control gate, a source region, and a drain region, comprising: forming a first trench in a semiconductor substrate so as to separate a channel region; Forming a first insulating film on the semiconductor substrate so as to fill the groove, and intersecting the first groove by patterning the first insulating film. Forming a second groove extending in a direction extending in a direction to expose a channel region, forming a second insulating film on at least a channel region inside the second groove, and forming a second insulating film on the semiconductor substrate. Depositing a conductive material so as to fill the second groove, forming a control gate inside the second groove by etching back the conductive material at least until the first insulating film is exposed,
Etching back the insulating film substantially to the vicinity of the surface of the semiconductor substrate, and forming a source region and a drain region by introducing impurities into the semiconductor substrate on both sides of the control gate. .

【0041】この発明において、第2の絶縁膜は電荷蓄
積機能を有する。この第2の絶縁膜は、典型的には多層
絶縁膜からなり、具体的には、例えば、酸化膜と窒化膜
と酸化膜との積層膜(ONO)膜や、酸化膜と窒化膜と
の積層膜(NO)膜である。電荷蓄積層としてこの多層
絶縁膜を用いる場合、この多層絶縁膜中の電荷トラップ
に電荷が保持される。
In the present invention, the second insulating film has a charge storage function. The second insulating film is typically composed of a multilayer insulating film. Specifically, for example, a stacked film (ONO) film of an oxide film, a nitride film, and an oxide film, or a film of an oxide film and a nitride film is formed. It is a laminated film (NO) film. When this multilayer insulating film is used as a charge storage layer, charges are held in charge traps in the multilayer insulating film.

【0042】この発明において、典型的には、半導体基
板に設けられた溝あるいは第1の溝とコントロールゲー
トとは、互いに直交する方向に延在して形成される。
In the present invention, typically, the groove or the first groove provided in the semiconductor substrate and the control gate are formed to extend in directions perpendicular to each other.

【0043】この発明において、好適には、メモリトラ
ンジスタが複数個直列に接続されてNAND型メモリス
トリングが構成される。このNAND型回路構成は、半
導体不揮発性記憶装置の高集積化、素子の微細化に有利
である。
In the present invention, preferably, a plurality of memory transistors are connected in series to form a NAND type memory string. This NAND type circuit configuration is advantageous for high integration of semiconductor nonvolatile memory devices and miniaturization of elements.

【0044】この発明において、チャネル領域上の第2
の絶縁膜は、半導体基板に設けられた溝あるいは第1の
溝およびコントロールゲートと自己整合的に形成され
る。
According to the present invention, the second
Is formed in a self-aligned manner with the groove or the first groove and the control gate provided in the semiconductor substrate.

【0045】この発明において、半導体装置は、半導体
不揮発性記憶装置のほか、一部に半導体不揮発性記憶部
を含む各種の半導体装置であってよい。
In the present invention, the semiconductor device may be various semiconductor devices partially including a semiconductor nonvolatile memory unit, in addition to the semiconductor nonvolatile memory device.

【0046】この発明による半導体不揮発性記憶装置に
おいては、メモリトランジスタは、コントロールゲート
と半導体基板中のチャネル領域との間に電荷蓄積層とし
て第2の絶縁膜を有する。このメモリトランジスタにお
いて、コントロールゲート、半導体基板あるいはソース
領域およびドレイン領域などに適当な電圧を印加する
と、ファウラー・ノルドハイム型トンネル電流が生じ、
電荷蓄積層としての第2の絶縁膜に電荷が注入される。
このようにして第2の絶縁膜に電荷が蓄積されると、こ
の蓄積電荷による電界が発生するため、トランジスタの
閾値電圧が変化する。この変化によりデータの記憶が可
能となる。
In the semiconductor nonvolatile memory device according to the present invention, the memory transistor has the second insulating film as a charge storage layer between the control gate and the channel region in the semiconductor substrate. In this memory transistor, when an appropriate voltage is applied to the control gate, the semiconductor substrate or the source region and the drain region, a Fowler-Nordheim tunnel current is generated,
Charge is injected into the second insulating film as a charge storage layer.
When charges are stored in the second insulating film in this manner, an electric field is generated by the stored charges, so that the threshold voltage of the transistor changes. This change allows data to be stored.

【0047】上述のように構成されたこの発明によれ
ば、従来のSA−STIセル構造の形成方法におけるよ
うに、トレンチ素子分離絶縁膜に囲まれた、チャネル領
域とゲート絶縁膜を介して対向しない部位の導電層を除
去する工程がなくなるので、導電層のエッチング残りの
問題が発生しない。また、従来のトレンチ素子分離領域
の形成方法におけるようなトレンチ端部の突起の発生も
ない。
According to the present invention configured as described above, as in the conventional method of forming the SA-STI cell structure, the channel region is opposed to the channel region surrounded by the trench isolation insulating film via the gate insulating film. Since there is no step of removing the conductive layer at a portion where the conductive layer is not to be formed, the problem of the remaining etching of the conductive layer does not occur. Also, there is no occurrence of a protrusion at the trench end as in the conventional method of forming a trench element isolation region.

【0048】[0048]

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態につ
いて図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全
図において、同一または対応する部分には同一の符号を
付す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In all the drawings of the embodiments, the same or corresponding portions are denoted by the same reference numerals.

【0049】この一実施形態による半導体不揮発性記憶
装置は、SA−STIセル構造を有するMONOS型半
導体不揮発性記憶装置である。図1はその平面図であ
る。
The semiconductor nonvolatile memory device according to this embodiment is a MONOS type semiconductor nonvolatile memory device having an SA-STI cell structure. FIG. 1 is a plan view thereof.

【0050】図1に示すように、この一実施形態による
半導体不揮発性記憶装置においては、シリコン基板1に
形成された例えばSiO2 膜からなるトレンチ素子分離
絶縁膜2で分離されて活性領域が形成されている。この
活性領域と、ワード線となるコントロールゲート3とが
交差する領域において、コントロールゲート3とシリコ
ン基板1のチャネル領域との間に、電荷蓄積層としてO
NO膜が形成されている。また、コントロールゲート3
の両側の部分におけるシリコン基板1中には、ソース領
域およびドレイン領域として用いられる拡散層4が形成
されている。コントロールゲート3の上層にはビット線
(図示せず)がコントロールゲート3と直交する方向に
形成されており、ビットコンタクト(図示せず)におい
て拡散層4に接続されている。なお、電荷蓄積層として
のONO膜は、ソース領域およびドレイン領域として用
いられる拡散層4およびトレンチ素子分離絶縁膜2の表
面全体に存在しても問題はなく、電荷蓄積層として機能
するのは、コントロールゲート3とチャネル領域とが交
差する部位のみである。
As shown in FIG. 1, in the semiconductor nonvolatile memory device according to this embodiment, an active region is formed by being separated by a trench isolation insulating film 2 made of, for example, an SiO 2 film formed on a silicon substrate 1. Have been. In a region where the active region intersects with the control gate 3 serving as a word line, an O as a charge storage layer is provided between the control gate 3 and the channel region of the silicon substrate 1.
An NO film is formed. Control gate 3
A diffusion layer 4 used as a source region and a drain region is formed in the silicon substrate 1 on both sides. A bit line (not shown) is formed above the control gate 3 in a direction orthogonal to the control gate 3, and is connected to the diffusion layer 4 at a bit contact (not shown). The ONO film serving as the charge storage layer may be present on the entire surface of the diffusion layer 4 and the trench isolation insulating film 2 used as the source region and the drain region without any problem. This is only a portion where the control gate 3 and the channel region intersect.

【0051】図1の平面図のA−A´線に沿っての断面
図を図2に、B−B´線に沿っての断面図を図3に示
す。図2および図3に示すように、トレンチ素子分離絶
縁膜2により分離されたシリコン基板1の活性領域上に
ONO膜5が電荷蓄積層として形成されており、このO
NO膜5上に、例えば不純物がドープされた多結晶シリ
コンからなるコントロールゲート3が形成されている。
コントロールゲート3上に例えば酸化シリコンからなる
層間絶縁膜6が形成されており、その上に例えばアルミ
ニウムからなる図示省略したビット線が形成されてい
る。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA 'of the plan view of FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB' of the plan view of FIG. As shown in FIGS. 2 and 3, an ONO film 5 is formed as a charge storage layer on the active region of the silicon substrate 1 separated by the trench isolation insulating film 2.
A control gate 3 made of, for example, polycrystalline silicon doped with an impurity is formed on the NO film 5.
An interlayer insulating film 6 made of, for example, silicon oxide is formed on the control gate 3, and a bit line (not shown) made of, for example, aluminum is formed thereon.

【0052】この図1、図2および図3に示す構造の半
導体不揮発性記憶装置において、メモリトランジスタ
は、コントロールゲート3とシリコン基板1中のチャネ
ル領域との間に電荷蓄積層としてONO膜5を有する電
界効果トランジスタ、すなわちMISトランジスタによ
り構成されている。各メモリトランジスタはNAND型
に接続され、NAND型ストリングが構成されている。
In the semiconductor nonvolatile memory device having the structure shown in FIGS. 1, 2 and 3, the memory transistor has an ONO film 5 as a charge storage layer between control gate 3 and a channel region in silicon substrate 1. Field effect transistor, that is, a MIS transistor. Each memory transistor is connected in a NAND type to form a NAND type string.

【0053】このMONOS型の半導体不揮発性記憶装
置において、ONO膜5は膜中に電荷を保持する機能を
有する。コントロールゲート3とシリコン基板1あるい
はソース領域およびドレイン領域としての拡散層4など
に適当な電圧を印加すると、ファウラー・ノルドハイム
型トンネル電流が生じ、シリコン基板1からONO膜5
へ電荷が注入され、このようにしてONO膜5中に電荷
が蓄積されると、この蓄積電荷による電界が発生するた
め、トランジスタの閾値電圧が変化する。この変化によ
りデータの記憶が可能となる。例えば、ONO膜5中に
電子を蓄積することでデータの書き込みを行うことがで
き、また、ONO膜5中に正孔を蓄積することでデータ
の消去を行うことができる。
In the MONOS type semiconductor nonvolatile memory device, the ONO film 5 has a function of retaining charges in the film. When an appropriate voltage is applied to the control gate 3 and the silicon substrate 1 or the diffusion layer 4 as a source region and a drain region, a Fowler-Nordheim type tunnel current is generated, and the ONO film 5
When the electric charge is injected into the ONO film 5 and the electric charge is thus accumulated in the ONO film 5, an electric field is generated by the accumulated electric charge, so that the threshold voltage of the transistor changes. This change allows data to be stored. For example, data can be written by accumulating electrons in the ONO film 5, and data can be erased by accumulating holes in the ONO film 5.

【0054】この一実施形態によるMONOS型不揮発
性半導体記憶装置は、例えば図20の等価回路図に示す
ようなNAND型の回路構成とすることができる。ここ
で、図20における選択トランジスタST1、ST2
は、ソースコンタクトやビットコンタクトとメモリトラ
ンジスタのNAND列との間に形成する。
The MONOS nonvolatile semiconductor memory device according to this embodiment can have, for example, a NAND circuit configuration as shown in an equivalent circuit diagram of FIG. Here, the selection transistors ST1, ST2 in FIG.
Are formed between a source contact or a bit contact and a NAND string of memory transistors.

【0055】次に、上述のように構成されたこの一実施
形態による半導体不揮発性記憶装置の製造方法について
説明する。まず、図1のA−A´線における断面に相当
する断面図により説明する。図4に示すように、シリコ
ン基板1上に周辺素子領域とメモリセル領域との分離を
するための図示省略したLOCOS素子分離絶縁膜を形
成し、さらにトランジスタの閾値電圧調整あるいは図示
省略したウェルなどの形成のためのイオン注入を行った
後、例えば熱酸化法によりシリコン基板1の表面に例え
ば10〜30nm程度の膜厚の酸化シリコンからなるバ
ッファ層7を形成する。
Next, a method of manufacturing the semiconductor nonvolatile memory device according to the embodiment having the above-described configuration will be described. First, a description will be given with reference to a cross-sectional view corresponding to a cross section taken along line AA ′ of FIG. As shown in FIG. 4, a LOCOS element isolation insulating film (not shown) for separating a peripheral element region and a memory cell region is formed on a silicon substrate 1, and further, a threshold voltage of a transistor is adjusted or a well or the like is omitted. Is performed, a buffer layer 7 made of, for example, silicon oxide having a thickness of about 10 to 30 nm is formed on the surface of the silicon substrate 1 by, for example, a thermal oxidation method.

【0056】次に、図5に示すように、バッファ層7上
に、フォトリソグラフィー工程により、STIによる素
子分離領域に対応した形状のレジストパターン8を形成
し、このレジストパターン8をマスクとしてバッファ層
7およびシリコン基板1を例えばRIE法などによりエ
ッチングすることによりトレンチ9を形成する。
Next, as shown in FIG. 5, a resist pattern 8 having a shape corresponding to the element isolation region by STI is formed on the buffer layer 7 by a photolithography process, and the buffer layer is The trench 9 is formed by etching the silicon substrate 7 and the silicon substrate 1 by, for example, the RIE method.

【0057】次に、図6に示すように、レジストパター
ン8を除去し、続いてバッファ層7をウエットエッチン
グなどで除去した後、例えばCVD法あるいはバイアス
ECRプラズマCVD法により全面に酸化シリコンから
なる絶縁膜10を例えば700〜1000nmの膜厚で
堆積させてトレンチ9を埋め込む。このとき、熱酸化法
などによりトレンチ9の表面およびシリコン基板1の表
面に5〜20nm程度の膜厚の酸化シリコン膜を形成し
た後にこの絶縁膜10の堆積を行ってもよい。
Next, as shown in FIG. 6, after removing the resist pattern 8 and subsequently removing the buffer layer 7 by wet etching or the like, the entire surface is made of silicon oxide by, for example, a CVD method or a bias ECR plasma CVD method. An insulating film 10 is deposited to a thickness of, for example, 700 to 1000 nm to fill the trench 9. At this time, the insulating film 10 may be deposited after a silicon oxide film having a thickness of about 5 to 20 nm is formed on the surface of the trench 9 and the surface of the silicon substrate 1 by a thermal oxidation method or the like.

【0058】次に、図6に示す工程の続きを、図1のB
−B´線における断面に相当する断面図により説明す
る。すなわち、図7に示すように、絶縁膜10上に、フ
ォトリソグラフィー工程により、コントロールゲート形
成領域に対応する部分が開口した形状のレジストパター
ン11を形成し、このレジストパターン11をマスクと
して例えばRIE法などにより絶縁膜10をエッチング
することにより、トレンチ9と直交した溝12を形成す
る。なお、溝12の深さはシリコン基板1の表面までの
深さである。
Next, the continuation of the process shown in FIG.
A description will be given with reference to a cross-sectional view corresponding to a cross section taken along line -B '. That is, as shown in FIG. 7, a resist pattern 11 having a shape in which a portion corresponding to a control gate formation region is opened is formed on the insulating film 10 by a photolithography process, and the resist pattern 11 is used as a mask, for example, by an RIE method. By etching the insulating film 10 by, for example, the groove 12 orthogonal to the trench 9 is formed. Note that the depth of the groove 12 is a depth to the surface of the silicon substrate 1.

【0059】次に、レジストパターン11を除去した
後、図8に示すように、例えばCVD法あるいは熱酸化
法により、電荷蓄積層としてのONO膜5を全面に形成
する。このONO膜5の厚さについては特に制限はない
が、例えば酸化膜換算で8〜20nm程度である。
Next, after the resist pattern 11 is removed, as shown in FIG. 8, an ONO film 5 as a charge storage layer is formed on the entire surface by, for example, a CVD method or a thermal oxidation method. The thickness of the ONO film 5 is not particularly limited, but is, for example, about 8 to 20 nm in terms of an oxide film.

【0060】次に、図9に示すように、ONO膜5上
に、例えばCVD法により多結晶シリコン膜13を10
0〜200nmの膜厚で堆積させた後、この多結晶シリ
コン膜13に不純物をドープして低抵抗化し、コントロ
ールゲート形成用の層を形成する。
Next, as shown in FIG. 9, a polycrystalline silicon film 13 is formed on the ONO film 5 by, for example, a CVD method.
After the polycrystalline silicon film 13 is deposited with a thickness of 0 to 200 nm, the polycrystalline silicon film 13 is doped with impurities to reduce the resistance, and a layer for forming a control gate is formed.

【0061】次に、図10に示すように、RIE法など
のエッチング法を用いて少なくともONO膜5が露出す
るまでエッチバックを行うことにより、溝12の内部に
埋め込まれた状態でコントロールゲート3を形成する。
Next, as shown in FIG. 10, the control gate 3 is buried in the trench 12 by performing etch-back using an etching method such as RIE until at least the ONO film 5 is exposed. To form

【0062】次に、図11に示すように、シリコン基板
1の全面に堆積させたONO膜5および絶縁膜10を、
例えばRIE法などを用いてエッチバックする。このエ
ッチバックは、シリコン基板1の表面まで行ってもよい
し、絶縁膜10が例えば数nm〜数十nm程度の膜厚残
る程度まで行ってもよい。このようにして、シリコン基
板1に形成されたトレンチ9に埋め込まれたトレンチ素
子分離絶縁膜2が形成される。このトレンチ素子分離絶
縁膜2の形成においては、従来のトレンチ素子分離にお
けるようなトレンチ端部の突起の形成を防止することが
できる。
Next, as shown in FIG. 11, the ONO film 5 and the insulating film 10 deposited on the entire surface of the silicon
For example, etch back is performed by using the RIE method or the like. This etch back may be performed up to the surface of the silicon substrate 1 or may be performed until the insulating film 10 has a thickness of, for example, about several nm to several tens nm. Thus, the trench isolation insulating film 2 buried in the trench 9 formed in the silicon substrate 1 is formed. In the formation of the trench element isolation insulating film 2, it is possible to prevent the formation of the protrusion at the trench end as in the conventional trench element isolation.

【0063】次に、図12に示すように、コントロール
ゲート3をマスクとしてn型またはp型の不純物をシリ
コン基板1中にイオン注入することにより、コントロー
ルゲート3の両側の部分のシリコン基板1中にソース領
域およびドレイン領域としての拡散層5を自己整合的に
形成する。例えば、メモリトランジスタとしてnチャネ
ルMOSトランジスタを用いる場合には、リンのような
n型不純物を5×1013/cm2 のドーズ量でイオン注
入する。
Next, as shown in FIG. 12, an n-type or p-type impurity is ion-implanted into the silicon substrate 1 using the control gate 3 as a mask, so that portions of the silicon substrate 1 on both sides of the control gate 3 are formed. Then, a diffusion layer 5 as a source region and a drain region is formed in a self-aligned manner. For example, when an n-channel MOS transistor is used as a memory transistor, an n-type impurity such as phosphorus is ion-implanted at a dose of 5 × 10 13 / cm 2 .

【0064】次に、例えばCVD法によりPSGやBP
SGなどの酸化シリコンを全面に堆積させて層間絶縁膜
6を形成する。このようにして、図1、図2および図3
に示す半導体不揮発性記憶装置を製造する。図示は省略
するが、この後、例えば、層間絶縁膜6への拡散層5に
達するビットコンタクトの開口、ビット線などの上層配
線の形成、さらには周辺回路の形成などを行うことによ
り、所望の半導体不揮発性記憶装置を得る。
Next, PSG or BP is formed by, for example, the CVD method.
An interlayer insulating film 6 is formed by depositing silicon oxide such as SG on the entire surface. Thus, FIGS. 1, 2 and 3
1 is manufactured. Although illustration is omitted, after that, for example, an opening of a bit contact reaching the diffusion layer 5 to the interlayer insulating film 6, formation of an upper layer wiring such as a bit line, and formation of a peripheral circuit are performed. A semiconductor nonvolatile memory device is obtained.

【0065】以上のように、この一実施形態によれば、
上述の従来のSA−STIセル構造の形成方法における
ように、トレンチ側壁部の導電層のエッチングをする工
程がないので、このトレンチ側壁部の導電層のエッチン
グ残りの問題がなく、したがってこのエッチング残りに
よる不良の問題がなくなる。また、従来のトレンチ素子
分離におけるようなトレンチ端部の突起の形成を防止す
ることができる。また、この一実施形態によるMONO
S型半導体不揮発性記憶装置は構造が極めて簡単であ
り、製造工程も極めて簡単である。しかも、電源電圧は
例えば7〜8V程度と低くすることができ、寿命もフロ
ーティングゲート型半導体不揮発性記憶装置よりも2〜
3桁程度長い。さらに、板に設けられた溝に第1の絶縁
膜が埋め込まれたトレンチ素子分離絶縁膜2により素子
分離を行っていることにより、LOCOS素子分離絶縁
膜による素子分離よりもセル面積を縮小することが可能
であり、メモリセルの高集積密度化を図ることができ
る。
As described above, according to this embodiment,
Since there is no step of etching the conductive layer on the trench side wall as in the above-described conventional method for forming the SA-STI cell structure, there is no problem of the etching residue of the conductive layer on the trench side wall, and therefore, this etching residue does not occur. This eliminates the problem of failure due to. Further, it is possible to prevent the formation of the protrusion at the trench end as in the conventional trench element isolation. Also, the MONO according to this embodiment
The S-type semiconductor nonvolatile memory device has a very simple structure and a very simple manufacturing process. In addition, the power supply voltage can be reduced to, for example, about 7 to 8 V, and the lifetime is 2 to 2 times that of the floating gate type semiconductor nonvolatile memory device.
About three digits longer. Furthermore, since the element isolation is performed by the trench element isolation insulating film 2 in which the first insulating film is embedded in the groove provided in the plate, the cell area can be reduced more than the element isolation by the LOCOS element isolation insulating film. It is possible to increase the integration density of the memory cells.

【0066】以上、この発明の一実施形態について具体
的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定さ
れるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種
の変形が可能である。
As described above, one embodiment of the present invention has been specifically described. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible. .

【0067】例えば、上述の一実施形態において挙げた
数値、構造、材料、プロセスなどはあくまでも例に過ぎ
ず、必要に応じて、これと異なる数値、構造、材料、プ
ロセスなどを用いてもよい。
For example, the numerical values, structures, materials, processes, and the like described in the above-described embodiment are merely examples, and different numerical values, structures, materials, processes, and the like may be used as needed.

【0068】具体的には、上述の一実施形態において
は、コントロールゲート3を多結晶シリコン膜単層で構
成しているが、必要に応じて、例えば多結晶シリコン膜
と金属シリサイド膜との積層膜による多層構造としても
よい。また、上述の一実施形態においては、電荷蓄積層
としてONO膜5を用いているが、電荷蓄積層としては
例えばNO膜を用いてもよい。また、メモリトランジス
タの構造としては、上述の一実施形態において用いたも
のと異なる構造、例えばLDD(Lightly DopedDrain)
構造などの種々の構造を採用することができる。
More specifically, in the above-described embodiment, the control gate 3 is constituted by a single layer of a polycrystalline silicon film. However, if necessary, for example, a laminate of a polycrystalline silicon film and a metal silicide film may be used. It may be a multilayer structure with a film. In the above-described embodiment, the ONO film 5 is used as the charge storage layer. However, for example, an NO film may be used as the charge storage layer. The structure of the memory transistor is different from that used in the above-described embodiment, for example, an LDD (Lightly Doped Drain).
Various structures such as a structure can be adopted.

【0069】また、上述の一実施形態においては、NA
ND型の半導体不揮発性記憶装置について説明したが、
ソースコンタクト、ビットコンタクト、トレンチ素子分
離および配線の配置いかんによっては、NAND型、N
OR型どちらでもよく、さらにDINOR型とすること
もできる。また、電荷蓄積層への電荷の注入は、データ
の書き込み、消去のどちらに相当する場合でも構わな
い。
In the above-described embodiment, the NA
Although the ND type semiconductor nonvolatile memory device has been described,
Depending on the arrangement of source contacts, bit contacts, trench element isolation and wiring, NAND type, N
Either the OR type may be used, and the DINOR type may be used. Further, the injection of charges into the charge storage layer may be any of data writing and data erasing.

【0070】より具体的には、例えば、図19の等価回
路図に示すようなNOR型の回路構成とすることも可能
である。このNOR型回路構成は、例えば、図3におい
て図中右側および左側にそれぞれ形成された二つのメモ
リトランジスタの間に形成されて両トランジスタで共有
されている、ソース領域およびドレイン領域としての拡
散層4を両トランジスタで共有しないように形成するこ
となどで、実現することができる。
More specifically, for example, a NOR type circuit configuration as shown in an equivalent circuit diagram of FIG. 19 can be adopted. This NOR-type circuit configuration includes, for example, a diffusion layer 4 as a source region and a drain region formed between two memory transistors formed on the right and left sides in FIG. 3 and shared by both transistors. Can be realized by forming them so as not to be shared by both transistors.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、従来のSA−STIセル構造の形成方法におけるよ
うな導電層のエッチング残りによる短絡や、従来のトレ
ンチ素子分離領域の形成方法におけるようなトレンチ端
部の突起の発生を防止することができる。
As described above, according to the present invention, short-circuiting due to the residual etching of the conductive layer as in the conventional method for forming the SA-STI cell structure and the conventional method for forming the trench element isolation region are not required. It is possible to prevent the formation of a projection at the end of the trench.

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

【図1】この発明の一実施形態によるMONOS型半導
体不揮発性記憶装置を示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a MONOS type semiconductor nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のA−A´線に沿っての断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA ′ of FIG.

【図3】図1のB−B´線に沿っての断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 1;

【図4】この発明の一実施形態によるMONOS型半導
体不揮発性記憶装置の製造方法を説明するための断面図
である。
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the method of manufacturing the MONOS type semiconductor nonvolatile memory device according to one embodiment of the present invention.

【図5】この発明の一実施形態によるMONOS型半導
体不揮発性記憶装置の製造方法を説明するための断面図
である。
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining the method of manufacturing the MONOS type semiconductor nonvolatile memory device according to one embodiment of the present invention.

【図6】この発明の一実施形態によるMONOS型半導
体不揮発性記憶装置の製造方法を説明するための断面図
である。
FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining the method of manufacturing the MONOS type semiconductor nonvolatile memory device according to one embodiment of the present invention.

【図7】この発明の一実施形態によるMONOS型半導
体不揮発性記憶装置の製造方法を説明するための断面図
である。
FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the MONOS type semiconductor nonvolatile memory device according to one embodiment of the present invention.

【図8】この発明の一実施形態によるMONOS型半導
体不揮発性記憶装置の製造方法を説明するための断面図
である。
FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the MONOS type semiconductor nonvolatile memory device according to one embodiment of the present invention.

【図9】この発明の一実施形態によるMONOS型半導
体不揮発性記憶装置の製造方法を説明するための断面図
である。
FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining the method of manufacturing the MONOS type semiconductor nonvolatile memory device according to one embodiment of the present invention.

【図10】この発明の一実施形態によるMONOS型半
導体不揮発性記憶装置の製造方法を説明するための断面
図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining the method of manufacturing the MONOS type semiconductor nonvolatile memory device according to one embodiment of the present invention.

【図11】この発明の一実施形態によるMONOS型半
導体不揮発性記憶装置の製造方法を説明するための断面
図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the MONOS type semiconductor nonvolatile memory device according to one embodiment of the present invention.

【図12】この発明の一実施形態によるMONOS型半
導体不揮発性記憶装置の製造方法を説明するための断面
図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the MONOS type nonvolatile semiconductor memory device according to one embodiment of the present invention.

【図13】従来のフローティングゲート型半導体不揮発
性記憶装置の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a conventional floating gate type semiconductor nonvolatile memory device.

【図14】従来のフローティングゲート型半導体不揮発
性記憶装置の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a conventional floating gate semiconductor nonvolatile memory device.

【図15】従来のフローティングゲート型半導体不揮発
性記憶装置の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a conventional floating gate type semiconductor nonvolatile memory device.

【図16】従来のフローティングゲート型半導体不揮発
性記憶装置の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a conventional floating gate type semiconductor nonvolatile memory device.

【図17】従来のフローティングゲート型半導体不揮発
性記憶装置の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a conventional floating gate type semiconductor nonvolatile memory device.

【図18】従来のフローティングゲート型半導体不揮発
性記憶装置の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 18 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a conventional floating gate semiconductor nonvolatile memory device.

【図19】NOR型回路構成の半導体不揮発性記憶装置
を示す等価回路図である。
FIG. 19 is an equivalent circuit diagram showing a semiconductor nonvolatile memory device having a NOR type circuit configuration.

【図20】NAND型回路構成の半導体不揮発性記憶装
置を示す等価回路図である。
FIG. 20 is an equivalent circuit diagram showing a semiconductor nonvolatile memory device having a NAND circuit configuration.

【図21】従来のSA−STIセル構造のフローティン
グゲート型半導体不揮発性記憶装置を示す平面図であ
る。
FIG. 21 is a plan view showing a conventional floating gate type semiconductor nonvolatile memory device having an SA-STI cell structure.

【図22】図21のA−A´線に沿っての断面図であ
る。
FIG. 22 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 21;

【図23】図21のB−B´線に沿っての断面図であ
る。
FIG. 23 is a sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 21;

【図24】従来のSA−STIセル構造のフローティン
グゲート型半導体不揮発性記憶装置の製造方法を説明す
るための断面図である。
FIG. 24 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a floating gate type semiconductor nonvolatile memory device having a conventional SA-STI cell structure.

【図25】従来のSA−STIセル構造のフローティン
グゲート型半導体不揮発性記憶装置の製造方法を説明す
るための断面図である。
FIG. 25 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a floating gate type semiconductor nonvolatile memory device having a conventional SA-STI cell structure.

【図26】従来のSA−STIセル構造のフローティン
グゲート型半導体不揮発性記憶装置の製造方法を説明す
るための断面図である。
FIG. 26 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a conventional floating gate type semiconductor nonvolatile memory device having an SA-STI cell structure.

【図27】従来のSA−STIセル構造のフローティン
グゲート型半導体不揮発性記憶装置の製造方法を説明す
るための断面図である。
FIG. 27 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a conventional floating gate type semiconductor nonvolatile memory device having an SA-STI cell structure.

【図28】従来のSA−STIセル構造のフローティン
グゲート型半導体不揮発性記憶装置の製造方法を説明す
るための断面図である。
FIG. 28 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a floating gate type semiconductor nonvolatile memory device having a conventional SA-STI cell structure.

【図29】従来のSA−STIセル構造のフローティン
グゲート型半導体不揮発性記憶装置の製造方法を説明す
るための断面図である。
FIG. 29 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a floating gate type semiconductor nonvolatile memory device having a conventional SA-STI cell structure.

【図30】従来のSA−STIセル構造のフローティン
グゲート型半導体不揮発性記憶装置の製造方法を説明す
るための平面図である。
FIG. 30 is a plan view for explaining a method of manufacturing a floating gate type semiconductor nonvolatile memory device having a conventional SA-STI cell structure.

【図31】従来のSA−STIセル構造のフローティン
グゲート型半導体不揮発性記憶装置の製造方法を説明す
るための断面図である。
FIG. 31 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a conventional floating gate semiconductor nonvolatile memory device having an SA-STI cell structure.

【図32】従来のSA−STIセル構造のフローティン
グゲート型半導体不揮発性記憶装置の製造方法を説明す
るための断面図である。
FIG. 32 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a floating gate type semiconductor nonvolatile memory device having a conventional SA-STI cell structure.

【図33】従来のSA−STIセル構造のフローティン
グゲート型半導体不揮発性記憶装置の製造方法を説明す
るための断面図である。
FIG. 33 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a floating gate type semiconductor nonvolatile memory device having a conventional SA-STI cell structure.

【図34】従来のSA−STIセル構造のフローティン
グゲート型半導体不揮発性記憶装置の製造方法を説明す
るための断面図である。
FIG. 34 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a conventional floating gate type semiconductor nonvolatile memory device having an SA-STI cell structure.

【図35】従来のSA−STIセル構造のフローティン
グゲート型半導体不揮発性記憶装置の製造方法を説明す
るための断面図である。
FIG. 35 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a floating gate type semiconductor nonvolatile memory device having a conventional SA-STI cell structure.

【図36】従来のSA−STIセル構造のフローティン
グゲート型半導体不揮発性記憶装置の製造方法の問題点
を説明するための斜視図である。
FIG. 36 is a perspective view for explaining a problem of a method of manufacturing a floating gate type semiconductor nonvolatile memory device having a conventional SA-STI cell structure.

【図37】従来のSA−STIセル構造のフローティン
グゲート型半導体不揮発性記憶装置の製造方法の問題点
を説明するための斜視図である。
FIG. 37 is a perspective view for explaining a problem of a method of manufacturing a floating gate type semiconductor nonvolatile memory device having a conventional SA-STI cell structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・シリコン基板、2・・・トレンチ素子分離絶縁
膜、3・・・コントロールゲート、4・・・拡散層、5
・・・ONO膜、6・・・層間絶縁膜、9・・・トレン
チ、13・・・多結晶シリコン膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate, 2 ... Trench isolation insulating film, 3 ... Control gate, 4 ... Diffusion layer, 5
... ONO film, 6 ... interlayer insulating film, 9 ... trench, 13 ... polycrystalline silicon film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F001 AA14 AB02 AC02 AD12 AD53 AG03 AG07 5F048 AA07 AA09 AB01 AC01 BA01 BB05 BB15 BG01 BG11 5F083 EP22 EP43 EP76 EP77 ER03 ER14 ER21 ER30 GA27 JA05 NA01 PR03 PR21 PR29 PR39 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5F001 AA14 AB02 AC02 AD12 AD53 AG03 AG07 5F048 AA07 AA09 AB01 AC01 BA01 BB05 BB15 BG01 BG11 5F083 EP22 EP43 EP76 EP77 ER03 ER14 ER21 ER30 GA27 JA05 NA01 PR03 PR21 PR29 PR39

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 チャネル領域を有する半導体基板と、 上記チャネル領域を分離するように上記半導体基板に設
けられた溝に埋め込まれた素子分離用の第1の絶縁膜
と、 上記チャネル領域上に第2の絶縁膜を介して上記溝と交
差するように設けられたコントロールゲートと、 上記コントロールゲートの両側の部分における上記半導
体基板に設けられたソース領域およびドレイン領域とを
有し、 上記コントロールゲート、上記ソース領域および上記ド
レイン領域によりメモリトランジスタが構成されている
ことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate having a channel region; a first insulating film for element isolation embedded in a groove provided in the semiconductor substrate so as to separate the channel region; A control gate provided so as to intersect with the trench through the insulating film of 2, and a source region and a drain region provided on the semiconductor substrate on both sides of the control gate; A semiconductor device, wherein a memory transistor is constituted by the source region and the drain region.
【請求項2】 上記第2の絶縁膜が電荷蓄積機能を有す
ることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said second insulating film has a charge storage function.
【請求項3】 上記第2の絶縁膜が多層絶縁膜からなる
ことを特徴とする請求項2記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein said second insulating film comprises a multilayer insulating film.
【請求項4】 上記多層絶縁膜が酸化膜と窒化膜と酸化
膜との積層膜であることを特徴とする請求項3記載の半
導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 3, wherein said multilayer insulating film is a laminated film of an oxide film, a nitride film and an oxide film.
【請求項5】 上記多層絶縁膜が酸化膜と窒化膜との積
層膜であることを特徴とする請求項3記載の半導体装
置。
5. The semiconductor device according to claim 3, wherein said multilayer insulating film is a laminated film of an oxide film and a nitride film.
【請求項6】 上記溝と上記コントロールゲートとが互
いに直交する方向に延在していることを特徴とする請求
項1記載の半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein said groove and said control gate extend in directions orthogonal to each other.
【請求項7】 上記メモリトランジスタが複数個直列に
接続されてNAND型メモリストリングが構成されてい
ることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
7. The semiconductor device according to claim 1, wherein a plurality of said memory transistors are connected in series to form a NAND memory string.
【請求項8】 上記半導体装置が半導体不揮発性記憶装
置であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
8. The semiconductor device according to claim 1, wherein said semiconductor device is a semiconductor nonvolatile memory device.
【請求項9】 チャネル領域を有する半導体基板と、 上記チャネル領域を分離するように上記半導体基板に設
けられた第1の溝に埋め込まれた素子分離用の第1の絶
縁膜と、 上記チャネル領域上に第2の絶縁膜を介して上記第1の
溝と交差するように設けられたコントロールゲートと、 上記コントロールゲートの両側の部分における上記半導
体基板に設けられたソース領域およびドレイン領域とを
有し、 上記コントロールゲート、上記ソース領域および上記ド
レイン領域によりメモリトランジスタが構成されている
半導体装置の製造方法であって、 上記チャネル領域を分離するように上記半導体基板に上
記第1の溝を形成する工程と、 上記第1の溝を埋め込むように上記半導体基板上に上記
第1の絶縁膜を形成する工程と、 上記第1の絶縁膜をパターニングすることにより上記第
1の溝と交差する第2の溝を形成して上記チャネル領域
を露出させる工程と、 少なくとも上記第2の溝の内部の上記チャネル領域上に
上記第2の絶縁膜を形成する工程と、 上記第2の絶縁膜が形成された上記半導体基板上に上記
第2の溝を埋め込むように導電材料を堆積させる工程
と、 上記導電材料を少なくとも上記第1の絶縁膜が露出する
までエッチバックすることにより上記第2の溝の内部に
上記コントロールゲートを形成する工程と、 上記第1の絶縁膜をほぼ上記半導体基板の表面近傍まで
エッチバックする工程と、 上記コントロールゲートの両側の部分における上記半導
体基板に不純物を導入することにより上記ソース領域お
よび上記ドレイン領域を形成する工程とを有することを
特徴とする半導体装置の製造方法。
9. A semiconductor substrate having a channel region, a first insulating film for element isolation embedded in a first groove provided in the semiconductor substrate so as to separate the channel region, and the channel region A control gate provided on the semiconductor substrate so as to intersect the first groove with a second insulating film interposed therebetween; and a source region and a drain region provided on the semiconductor substrate on both sides of the control gate. A method of manufacturing a semiconductor device in which a memory transistor is constituted by the control gate, the source region, and the drain region, wherein the first groove is formed in the semiconductor substrate so as to separate the channel region. Forming the first insulating film on the semiconductor substrate so as to fill the first groove; and forming the first insulating film on the semiconductor substrate. Forming a second groove intersecting the first groove by patterning a film to expose the channel region; and forming the second insulating layer on at least the channel region inside the second groove. A step of forming a film; a step of depositing a conductive material on the semiconductor substrate on which the second insulating film is formed so as to fill the second groove; and a step of applying the conductive material to at least the first insulating film. Forming the control gate in the second groove by etching back until the semiconductor substrate is exposed; etching back the first insulating film almost to the vicinity of the surface of the semiconductor substrate; Forming the source region and the drain region by introducing impurities into the semiconductor substrate on both sides of the semiconductor substrate. Method of manufacturing a semiconductor device that.
【請求項10】 上記第2の絶縁膜が電荷蓄積機能を有
することを特徴とする請求項9記載の半導体装置の製造
方法。
10. The method according to claim 9, wherein the second insulating film has a charge storage function.
【請求項11】 上記第2の絶縁膜が多層絶縁膜からな
ることを特徴とする請求項10記載の半導体装置の製造
方法。
11. The method according to claim 10, wherein said second insulating film comprises a multilayer insulating film.
【請求項12】 上記多層絶縁膜が酸化膜と窒化膜と酸
化膜との積層膜であることを特徴とする請求項11記載
の半導体装置の製造方法。
12. The method according to claim 11, wherein the multilayer insulating film is a laminated film of an oxide film, a nitride film, and an oxide film.
【請求項13】 上記多層絶縁膜が酸化膜と窒化膜との
積層膜であることを特徴とする請求項11記載の半導体
装置の製造方法。
13. The method according to claim 11, wherein said multilayer insulating film is a laminated film of an oxide film and a nitride film.
【請求項14】 上記第1の溝と上記コントロールゲー
トとが互いに直交する方向に延在していることを特徴と
する請求項9記載の半導体装置の製造方法。
14. The method according to claim 9, wherein said first groove and said control gate extend in directions orthogonal to each other.
【請求項15】 上記チャネル領域上の上記第2の絶縁
膜が上記第1の溝および上記コントロールゲートと自己
整合的に形成されることを特徴とする請求項9記載の半
導体装置の製造方法。
15. The method according to claim 9, wherein the second insulating film on the channel region is formed in a self-aligned manner with the first trench and the control gate.
【請求項16】 上記半導体装置が半導体不揮発性記憶
装置であることを特徴とする請求項9記載の半導体装置
の製造方法。
16. The method according to claim 9, wherein said semiconductor device is a semiconductor nonvolatile memory device.
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