JP2001274367A - Non-volatile semiconductor memory device and producing method therefor - Google Patents

Non-volatile semiconductor memory device and producing method therefor

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JP2001274367A
JP2001274367A JP2000089287A JP2000089287A JP2001274367A JP 2001274367 A JP2001274367 A JP 2001274367A JP 2000089287 A JP2000089287 A JP 2000089287A JP 2000089287 A JP2000089287 A JP 2000089287A JP 2001274367 A JP2001274367 A JP 2001274367A
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insulating film
hydrofluoric acid
film
forming
element isolation
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JP2000089287A
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Hiroyuki Hagiwara
裕之 萩原
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly reliable non-volatile semiconductor memory device capable of improving the inversion pressure resistance of a field transistor and the pressure resistance of an insulating film between a floating gate and a control gate, by protecting an element isolation region or producing method for non-volatile semiconductor memory device capable of improving throughput by protecting element isolation without using a lithography process. SOLUTION: After an element isolation region 21 is formed, an insulating film 28 such as silicon-nitride film and a silicon-oxide film 43 are formed all over the surface and the silicon-oxide film 43 is ground while using the insulating film 28 resistant to hydrofluoric acid as a stopper. Continuously, the insulating film 28 resistant to hydrofluoric acid on a polycrystal silicon film 30 is removed. Next, by removing the silicon-oxide film 43 on the insulating film 28 resistant to hydrofluoric acid by wet etching, the insulating film 28 is formed by self-aligning all over the upper surface of the element insulation region 21.

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、不揮発性半導体
記憶装置及びその製造方法に関するもので、特に2層ゲ
ート構造のMOSトランジスタをメモリセルトランジス
タとして用いるものに係る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a method using a MOS transistor having a two-layer gate structure as a memory cell transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の半導体装置の製造技術の向上によ
り、特に半導体記憶装置の微細化が急速に進行してい
る。それに伴い、個々の素子を電気的に分離する素子分
離技術に関する研究も盛んに進められている。
2. Description of the Related Art Due to recent improvements in semiconductor device manufacturing techniques, miniaturization of semiconductor memory devices in particular has been rapidly progressing. Accordingly, research on element isolation technology for electrically isolating individual elements has been actively pursued.

【0003】従来の不揮発性半導体記憶装置について図
28を用いて説明する。図28は、NOR型フラッシュ
EEPROM(Electrically Erasable and Programmab
le Read Only Memory)のメモリセルアレイ領域におけ
る、ワード線方向に沿った一部断面図である。
A conventional nonvolatile semiconductor memory device will be described with reference to FIG. FIG. 28 shows a NOR flash EEPROM (Electrically Erasable and Programmab).
FIG. 2 is a partial cross-sectional view along a word line direction in a memory cell array region of the “le Read Only Memory”.

【0004】図示するように、シリコン基板100には
素子分離領域110が形成され、この隣接する素子分離
領域110間の活性領域120上にはゲート絶縁膜13
0が形成されている。そして、ゲート絶縁膜130上に
浮遊ゲート140が形成されている。更に、全面に浮遊
ゲート・制御ゲート間絶縁膜150が形成され、この浮
遊ゲート・制御ゲート間絶縁膜150上に、前記浮遊ゲ
ート140とオーバーラップするようにして制御ゲート
160が形成されている。また、シリコン基板100中
には図示しないが選択的に不純物拡散層が形成されるこ
とでメモリセルトランジスタが構成されている。
As shown in the figure, an element isolation region 110 is formed on a silicon substrate 100, and a gate insulating film 13 is formed on an active region 120 between the adjacent element isolation regions 110.
0 is formed. Further, the floating gate 140 is formed on the gate insulating film 130. Further, a floating gate / control gate insulating film 150 is formed on the entire surface, and a control gate 160 is formed on the floating gate / control gate insulating film 150 so as to overlap with the floating gate 140. Although not shown, a memory cell transistor is formed by selectively forming an impurity diffusion layer in the silicon substrate 100 (not shown).

【0005】上記構造のNOR型フラッシュEEPRO
Mにおいて、データの記憶はメモリセルトランジスタの
浮遊ゲート160に電荷を注入することにより行う。こ
の電荷の注入は、メモリセルトランジスタのチャネル領
域でホットキャリアを発生させて浮遊ゲート160へ注
入する方法、若しくは浮遊ゲート160とシリコン基板
100との間のゲート絶縁膜130に高電界を印加し、
トンネル効果により電荷を注入する方法により行われ
る。
[0005] NOR type flash EEPROM having the above structure
In M, data is stored by injecting charges into the floating gate 160 of the memory cell transistor. This charge is injected by generating hot carriers in the channel region of the memory cell transistor and injecting them into the floating gate 160, or by applying a high electric field to the gate insulating film 130 between the floating gate 160 and the silicon substrate 100,
This is performed by a method of injecting charges by a tunnel effect.

【0006】いずれの方法においても、制御ゲート16
0には高電界を印加しなければならない。この状態で安
定した素子分離を行うには、制御ゲート160、浮遊ゲ
ート・制御ゲート間絶縁膜150、半導体基板100の
MOS構造で形成されるフィールドトランジスタの反転
耐圧を十分に確保する必要がある。特に、近年の半導体
装置の微細化の進行により、素子分離領域110の深さ
を浅くする要請があるため、この反転耐圧の確保は益々
重要な技術となっている。
In either method, the control gate 16
A high electric field must be applied to 0. In order to perform stable element isolation in this state, it is necessary to sufficiently secure the inversion withstand voltage of the field transistor formed by the MOS structure of the control gate 160, the floating gate / control gate insulating film 150, and the semiconductor substrate 100. In particular, with the progress of miniaturization of semiconductor devices in recent years, there has been a demand for making the depth of the element isolation region 110 shallower. Therefore, securing this inversion withstand voltage has become an increasingly important technique.

【0007】また、データの書き込み及び消去時には、
浮遊ゲート・制御ゲート間絶縁膜150には、5MV/
cm程度の高電界が印加される。従って、この浮遊ゲー
ト・制御ゲート間絶縁膜150の高耐圧化も求められて
いる。
At the time of writing and erasing data,
In the insulating film 150 between the floating gate and the control gate, 5 MV /
A high electric field of about cm is applied. Therefore, it is also required to increase the breakdown voltage of the insulating film 150 between the floating gate and the control gate.

【0008】浮遊ゲート140は一般的に多結晶シリコ
ン膜により形成される。前記浮遊ゲート・制御ゲート間
絶縁膜150の耐圧は、下地の浮遊ゲート140である
多結晶シリコン膜の清浄度に大きく影響を受ける。その
ため、従来のNOR型フラッシュEEPROMの製造方
法においては、浮遊ゲート・制御ゲート間絶縁膜150
の耐圧を向上させるために、多結晶シリコン膜の洗浄を
行っており、この洗浄処理は自然酸化膜除去効果のある
処理液(例えばHF、希釈HF、NHF、または希釈
NHF等)を用いて行われる。
The floating gate 140 is generally formed of a polycrystalline silicon film. The withstand voltage of the insulating film 150 between the floating gate and the control gate is greatly affected by the cleanliness of the polycrystalline silicon film which is the underlying floating gate 140. Therefore, in the conventional method of manufacturing a NOR flash EEPROM, the insulating film 150 between the floating gate and the control gate is not used.
In order to improve the breakdown voltage of the polysilicon film, the polycrystalline silicon film is cleaned, and this cleaning treatment is a processing solution having an effect of removing a natural oxide film (for example, HF, diluted HF, NH 4 F, or diluted NH 4 F). This is performed using

【0009】しかし、このような洗浄処理を行うと、素
子分離領域110を形成しているシリコン酸化膜がエッ
チングされるという問題がある。この問題について図2
9を用いて説明する。図29はNOR型フラッシュEE
PROMのワード線方向に沿った断面図である。図示す
るように、素子分離領域110の一部が侵食されて薄く
なっている様子が分かる。このため、フィールドトラン
ジスタの反転耐圧が低下すると共に、浮遊ゲート140
においては、浮遊ゲート上端170に加えて下端180
にも角部が形成されるため、電界集中箇所が増加し、浮
遊ゲート・制御ゲート間絶縁膜150の耐圧も劣化する
という問題があった。
However, when such a cleaning process is performed, there is a problem that the silicon oxide film forming the element isolation region 110 is etched. Figure 2 on this issue
9 will be described. FIG. 29 shows a NOR type flash EE
FIG. 3 is a cross-sectional view of the PROM along a word line direction. As shown in the figure, it can be seen that a part of the element isolation region 110 is eroded and thinned. As a result, the inversion withstand voltage of the field transistor decreases and the floating gate 140
In addition, in addition to the upper end 170 of the floating gate, the lower end 180
Since the corners are also formed, there is a problem that the concentration of the electric field is increased and the withstand voltage of the insulating film 150 between the floating gate and the control gate is also deteriorated.

【0010】上記問題を回避するために、図30に示す
構造が提案されている。図30はNOR型フラッシュE
EPROMのワード線方向に沿った断面図である。図示
するように、素子分離領域110上に耐弗酸性絶縁膜
(シリコン窒化膜等)190を設けている。そのため、
浮遊ゲート140の洗浄処理において、素子分離領域1
10を耐弗酸性絶縁膜により保護できる。
To avoid the above problem, a structure shown in FIG. 30 has been proposed. FIG. 30 shows a NOR flash E
FIG. 3 is a cross-sectional view of the EPROM along a word line direction. As shown, a hydrofluoric acid-resistant insulating film (silicon nitride film or the like) 190 is provided on the element isolation region 110. for that reason,
In the cleaning process of the floating gate 140, the element isolation region 1
10 can be protected by the hydrofluoric acid resistant insulating film.

【0011】しかし、上記構造を形成するには、耐弗酸
性絶縁膜190を素子分離領域110上にのみ残存させ
るためのリソグラフィ工程が必要となる。そのため、製
品のスループットが低下するという問題がある。更に、
図31に示すように、前記リソグラフィ工程において、
耐弗酸性絶縁膜190のあわせずれが生じて耐弗酸性絶
縁膜190が浮遊ゲート140の分離領域からはずれる
と、やはりその後の洗浄処理において、素子分離領域1
10が侵食されるという問題があった。特に、微細化の
進行と共に素子分離領域110の幅が狭くなると、上記
リソグラフィ工程で許容されるあわせずれ量も厳しくな
り、実際の半導体記憶装置の製造プロセスにおいては現
実的ではない。
However, in order to form the above structure, a lithography step for leaving the hydrofluoric acid-resistant insulating film 190 only on the element isolation region 110 is required. Therefore, there is a problem that the throughput of the product is reduced. Furthermore,
As shown in FIG. 31, in the lithography step,
If the hydrofluoric acid-resistant insulating film 190 is displaced from the isolation region of the floating gate 140 due to misalignment of the hydrofluoric acid-resistant insulating film 190, the element isolation region 1 is also subjected to a subsequent cleaning process.
There was a problem that 10 was eroded. In particular, when the width of the element isolation region 110 becomes narrower as the miniaturization progresses, the amount of misalignment allowed in the lithography step becomes stricter, which is not practical in an actual semiconductor memory device manufacturing process.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の半導体記憶
装置及びその製造方法は、浮遊ゲート・制御ゲート間絶
縁膜の耐圧を向上させるために、浮遊ゲート・制御ゲー
ト間絶縁膜の形成の下地となる浮遊ゲートの洗浄処理を
行っていた。しかし、この洗浄工程は、酸化膜除去効果
のある特に弗酸系の処理液で行われるため、浮遊ゲート
の分離領域下の素子分離領域が侵食される場合があっ
た。そのため、フィールドトランジスタの反転耐圧が低
下すると共に、浮遊ゲートにおいては電界集中箇所が増
加し、浮遊ゲート・制御ゲート間絶縁膜の耐圧も劣化す
るという問題があった。
SUMMARY OF THE INVENTION The conventional semiconductor memory device and the method of manufacturing the same described above are intended to improve the breakdown voltage of the insulating film between the floating gate and the control gate. The floating gate was cleaned. However, since this cleaning step is performed with a hydrofluoric acid-based treatment liquid having an oxide film removing effect, the element isolation region below the isolation region of the floating gate may be eroded. Therefore, there is a problem that the inversion withstand voltage of the field transistor decreases, the electric field concentration portion increases in the floating gate, and the withstand voltage of the insulating film between the floating gate and the control gate also deteriorates.

【0013】また、上記問題点を解決するために提案さ
れた、素子分離領域上に耐弗酸性絶縁膜を設ける方法で
は、この耐弗酸性絶縁膜を加工するためのリソグラフィ
工程を必要とし、半導体記憶装置のスループットが低下
するという問題があった。更に、微細化が進むにつれて
リソグラフィ工程で許容されるあわせずれ量が低下し、
耐弗酸性絶縁膜が浮遊ゲートの分離領域からはずれる
と、やはりその後の洗浄処理において、素子分離領域が
侵食されるという問題があった。
Further, the method of providing a hydrofluoric acid-resistant insulating film on an element isolation region proposed to solve the above-mentioned problem requires a lithography step for processing the hydrofluoric acid-resistant insulating film. There is a problem that the throughput of the storage device is reduced. Furthermore, as the miniaturization progresses, the amount of misalignment allowed in the lithography process decreases,
If the hydrofluoric acid-resistant insulating film comes off the isolation region of the floating gate, there is also a problem that the element isolation region is eroded in the subsequent cleaning process.

【0014】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
ので、その第1の目的は、素子分離領域を保護すること
により、フィールドトランジスタの反転耐圧及び浮遊ゲ
ート・制御ゲート間絶縁膜の耐圧を向上出来る、高信頼
性の不揮発性半導体記憶装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a first object of the present invention is to protect the element isolation region to reduce the inversion breakdown voltage of a field transistor and the breakdown voltage of a floating gate-control gate insulating film. An object of the present invention is to provide a highly reliable nonvolatile semiconductor memory device which can be improved.

【0015】また、この発明の第2の目的は、リソグラ
フィ工程を用いずに素子分離を保護することで、スルー
プットを向上できる不揮発性半導体記憶装置の製造方法
を提供することにある。
A second object of the present invention is to provide a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device which can improve throughput by protecting element isolation without using a lithography step.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に記
載した不揮発性半導体記憶装置は、半導体基板に設けら
れた素子分離領域と、前記素子分離領域の上面の全面に
設けられた耐弗酸性絶縁膜と、隣接する前記素子分離領
域間の活性領域上に設けられた第1のゲート絶縁膜と、
前記第1のゲート絶縁膜上に設けられた第1の導電膜及
び該第1の導電膜上に設けられた第2の導電膜とを備え
る第1のゲート電極と、前記第1のゲート電極上に設け
られた第2のゲート絶縁膜と、前記第2のゲート絶縁膜
上に設けられ、前記第1のゲート電極と少なくとも一部
がオーバーラップする第2のゲート電極と、前記第1の
ゲート絶縁膜、前記第1のゲート電極、前記第2のゲー
ト絶縁膜、及び前記第2のゲート電極が積層されて形成
された積層ゲート構造を被覆する層間絶縁膜とを具備
し、前記素子分離領域の上面は、前記第1の導電膜の上
面より低いことを特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a nonvolatile semiconductor memory device comprising: an element isolation region provided on a semiconductor substrate; and a fluorine-resistant device provided over the entire upper surface of the element isolation region. An acidic insulating film, a first gate insulating film provided on an active region between the adjacent element isolation regions,
A first gate electrode including a first conductive film provided on the first gate insulating film and a second conductive film provided on the first conductive film, and the first gate electrode A second gate insulating film provided on the second gate insulating film, a second gate electrode provided on the second gate insulating film and at least partially overlapping the first gate electrode, A gate insulating film, the first gate electrode, the second gate insulating film, and an interlayer insulating film covering a laminated gate structure formed by laminating the second gate electrode; The upper surface of the region is lower than the upper surface of the first conductive film.

【0017】この発明の請求項2に記載した不揮発性半
導体記憶装置の製造方法は、半導体基板上に第1のゲー
ト絶縁膜を形成する工程と、前記第1のゲート絶縁膜上
に第1のゲート電極の一部を構成する第1の導電膜を形
成する工程と、前記第1の導電膜、前記第1のゲート絶
縁膜及び前記半導体基板をエッチングしてトレンチを形
成し、該トレンチ内に絶縁膜を埋め込むことにより素子
分離領域を形成する工程と、前記素子分離領域の上面の
全面に、該素子分離領域に対してセルフアラインに耐弗
酸性絶縁膜を形成する工程と、前記第1の導電膜及び前
記耐弗酸性絶縁膜上に第2の導電膜を形成する工程と、
前記耐弗酸性絶縁膜上の少なくとも一部の前記第2の導
電膜を、該耐弗酸性絶縁膜に達するまで除去して第1の
ゲート電極を形成する工程と、前記第1のゲート電極上
に第2のゲート絶縁膜を形成する工程と、前記第2のゲ
ート絶縁膜上に、前記第1のゲート電極と少なくとも一
部がオーバーラップする第2のゲート電極を形成する工
程と、前記第1のゲート絶縁膜、前記第1のゲート電
極、前記第2のゲート絶縁膜、及び前記第2のゲート電
極が積層されて形成された積層ゲート構造を被覆するよ
うに層間絶縁膜を形成する工程とを具備することを特徴
としている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, comprising: forming a first gate insulating film on a semiconductor substrate; and forming a first gate insulating film on the first gate insulating film. Forming a first conductive film constituting a part of a gate electrode; etching the first conductive film, the first gate insulating film and the semiconductor substrate to form a trench; Forming an element isolation region by embedding an insulating film, forming a hydrofluoric acid-resistant insulating film over the entire upper surface of the element isolation region in a self-aligned manner with respect to the element isolation region; Forming a second conductive film on the conductive film and the hydrofluoric acid-resistant insulating film;
Removing at least a portion of the second conductive film on the hydrofluoric acid-resistant insulating film until it reaches the hydrofluoric acid-resistant insulating film to form a first gate electrode; Forming a second gate insulating film on the second gate insulating film; forming a second gate electrode on the second gate insulating film at least partially overlapping the first gate electrode; Forming an interlayer insulating film so as to cover a stacked gate structure formed by stacking one gate insulating film, the first gate electrode, the second gate insulating film, and the second gate electrode; Are provided.

【0018】また、請求項3に記載したように、請求項
2記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法において、
前記素子分離領域の上面の全面に、該素子分離領域に対
してセルフアラインに耐弗酸性絶縁膜を形成する工程
は、前記素子分離領域の表面を、少なくとも前記第1の
導電膜の表面より低くなるようにエッチングする工程
と、前記素子分離領域及び前記第1の導電膜上に、前記
耐弗酸性絶縁膜を形成する工程と、前記耐弗酸性絶縁膜
上に第1のマスク材を形成する工程と、前記第1のマス
ク材を、前記第1の導電膜上の前記耐弗酸性絶縁膜をス
トッパーにして除去する工程と、前記第1の導電膜上の
前記耐弗酸性絶縁膜を除去する工程と、前記耐弗酸性絶
縁膜上の前記第1のマスク材を除去する工程とを備える
ことを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, in the method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the second aspect,
The step of forming a hydrofluoric acid-resistant insulating film on the entire upper surface of the element isolation region in a self-aligned manner with respect to the element isolation region includes lowering the surface of the element isolation region at least below the surface of the first conductive film. Etching, forming the hydrofluoric acid-resistant insulating film on the element isolation region and the first conductive film, and forming a first mask material on the hydrofluoric acid-resistant insulating film. Removing the first mask material using the hydrofluoric acid-resistant insulating film on the first conductive film as a stopper, and removing the hydrofluoric acid-resistant insulating film on the first conductive film And removing the first mask material on the hydrofluoric acid-resistant insulating film.

【0019】更に、請求項4に記載したように、請求項
2記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法において、
前記素子分離領域の上面の全面に、該素子分離領域に対
してセルフアラインに耐弗酸性絶縁膜を形成する工程
は、前記素子分離領域の表面を、少なくとも前記第1の
導電膜の表面より低くなるようにエッチングする工程
と、前記素子分離領域及び前記第1の導電膜上に、前記
耐弗酸性絶縁膜を形成する工程と、前記耐弗酸性絶縁膜
上に第1のマスク材を形成する工程と、前記第1のマス
ク材を、前記第1の導電膜をストッパーにして除去する
工程と、前記耐弗酸性絶縁膜上の前記第1のマスク材を
除去する工程とを備えることを特徴としている。
Further, as described in claim 4, in the method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 2,
The step of forming a hydrofluoric acid-resistant insulating film on the entire upper surface of the element isolation region in a self-aligned manner with respect to the element isolation region includes lowering the surface of the element isolation region at least below the surface of the first conductive film. Etching, forming the hydrofluoric acid-resistant insulating film on the element isolation region and the first conductive film, and forming a first mask material on the hydrofluoric acid-resistant insulating film. A step of removing the first mask material using the first conductive film as a stopper, and a step of removing the first mask material on the hydrofluoric acid-resistant insulating film. And

【0020】請求項5に記載したように、請求項2乃至
4いずれか1項記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方
法において、前記第2の導電膜を形成する工程の前に、
前記第1の導電膜の表面を、弗酸を含有した処理液によ
り洗浄する工程を更に備えることを特徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to any one of the second to fourth aspects, before the step of forming the second conductive film,
The method further comprises a step of cleaning the surface of the first conductive film with a treatment solution containing hydrofluoric acid.

【0021】請求項6に記載したように、請求項2乃至
5いずれか1項記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方
法において、前記第2のゲート絶縁膜を形成する工程の
前に、前記第2の導電膜の表面を、弗酸を含有した処理
液により洗浄する工程を更に備えることを特徴としてい
る。
According to a sixth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to any one of the second to fifth aspects, the step of forming the second gate insulating film is performed before the step of forming the second gate insulating film. The method further comprises a step of cleaning the surface of the second conductive film with a treatment solution containing hydrofluoric acid.

【0022】請求項7に記載したように、請求項2乃至
6いずれか1項記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方
法において、前記耐弗酸性絶縁膜上の少なくとも一部の
前記第2の導電膜を、該耐弗酸性絶縁膜上に達するまで
除去して第1のゲート電極を形成する工程は、前記第2
の導電膜上に第2のマスク材を形成する工程と、前記第
2のマスク材をリソグラフィ技術とエッチングによりパ
ターニングする工程と、前記第2のマスク材及び前記第
2の導電膜上に第3のマスク材を形成する工程と、前記
第3のマスク材をエッチングして、前記第2のマスク材
の側壁にのみ残存させる工程と、前記第2、第3のマス
ク材を用いて前記第2の導電膜をエッチングして、前記
耐弗酸性絶縁膜上の該第2の導電膜の少なくとも一部を
該耐弗酸性絶縁膜に達するまで除去する工程と、弗酸を
含有した処理液を用いて、前記第2、第3のマスク材を
除去、及び前記第2の導電膜の表面を洗浄する工程とを
備えることを特徴としている。
According to a seventh aspect of the present invention, in the method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to any one of the second to sixth aspects, at least a part of the second conductive film on the hydrofluoric acid-resistant insulating film. Forming a first gate electrode by removing the film until the film reaches over the hydrofluoric acid-resistant insulating film;
Forming a second mask material on the conductive film, forming the second mask material by lithography and etching, and forming a third mask material on the second mask material and the second conductive film. Forming the mask material, etching the third mask material and leaving it only on the side walls of the second mask material, and forming the second mask material using the second and third mask materials. Etching the conductive film to remove at least a part of the second conductive film on the hydrofluoric acid-resistant insulating film until reaching the hydrofluoric acid-resistant insulating film; and using a processing solution containing hydrofluoric acid. Removing the second and third mask materials and cleaning the surface of the second conductive film.

【0023】請求項1、2のような構造及び方法によれ
ば、素子分離領域の上面の全面に、耐弗酸性絶縁膜を形
成している。この耐弗酸性絶縁膜は素子分離領域の保護
膜として機能するため、その後の弗酸系の処理液による
洗浄工程において、素子分離領域がエッチングされるの
を防止できる。そのため、素子分離領域はフィールドト
ランジスタに対して、高い反転耐圧を維持できる。ま
た、素子分離領域がエッチングされないために、第1の
ゲート電極に余計な角部が発生しないため、従来のよう
な電界集中箇所の増加も回避でき、第2のゲート絶縁膜
の耐圧も維持できる。更に、素子分離領域が耐弗酸性絶
縁膜により保護されていることから、第1の導電膜及び
第2の導電膜の表面を弗酸系の処理液により十分に洗浄
できるため、第2のゲート絶縁膜の耐圧を更に向上でき
る。また、この耐弗酸性絶縁膜の形成はセルフアライン
により形成できることから、耐弗酸性絶縁膜上の少なく
とも一部の第2の導電膜を除去して第1のゲート電極を
形成する工程において、エッチングのマージンを大きく
することが出来るので、スループットを向上できる。
According to the first and second aspects of the present invention, the hydrofluoric acid-resistant insulating film is formed on the entire upper surface of the element isolation region. Since the hydrofluoric acid-resistant insulating film functions as a protective film for the element isolation region, it is possible to prevent the element isolation region from being etched in a subsequent cleaning step using a hydrofluoric acid-based treatment solution. Therefore, the element isolation region can maintain a high inversion breakdown voltage with respect to the field transistor. In addition, since the element isolation region is not etched, no extra corners are generated in the first gate electrode, it is possible to avoid an increase in the number of electric field concentration areas as in the related art, and maintain the breakdown voltage of the second gate insulating film. . Further, since the element isolation region is protected by the hydrofluoric acid-resistant insulating film, the surfaces of the first conductive film and the second conductive film can be sufficiently cleaned with a hydrofluoric acid-based treatment solution, so that the second gate The withstand voltage of the insulating film can be further improved. In addition, since the formation of the hydrofluoric acid-resistant insulating film can be performed by self-alignment, in the step of removing at least a part of the second conductive film on the hydrofluoric acid-resistant insulating film to form the first gate electrode, Can be increased, so that the throughput can be improved.

【0024】請求項3または4のような方法により、耐
弗酸性絶縁膜を素子分離領域に対してセルフアラインに
形成出来る。
According to the method of the third or fourth aspect, the hydrofluoric acid-resistant insulating film can be formed in a self-aligned manner with respect to the element isolation region.

【0025】請求項5または6のように、第1の導電膜
及び第2の導電膜の表面を弗酸系の処理液により洗浄す
ることで、第2の絶縁膜の耐圧を向上できる。
As described in claim 5 or 6, by cleaning the surfaces of the first conductive film and the second conductive film with a hydrofluoric acid-based treatment liquid, the withstand voltage of the second insulating film can be improved.

【0026】請求項7のように、リソグラフィ技術とエ
ッチングによりパターニングした第2のマスク材上に第
3のマスク材を形成し、異方性のエッチングにより第3
のマスク材を第2のマスク材の側壁にのみ残存させるこ
とで、リソグラフィ技術の加工限界以上に微細なマスク
パターンを形成できる。また、マスク材を除去するため
に弗酸性の処理液を用いることで、同時に第2の導電膜
の表面の洗浄を行うことが出来る。
According to a seventh aspect of the present invention, a third mask material is formed on the second mask material patterned by lithography and etching, and the third mask material is formed by anisotropic etching.
By leaving the mask material only on the side wall of the second mask material, a mask pattern finer than the processing limit of the lithography technique can be formed. In addition, by using a hydrofluoric acid treatment solution for removing the mask material, the surface of the second conductive film can be washed at the same time.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
を参照して説明する。この説明に際し、全図にわたり、
共通する部分には共通する参照符号を付す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. For this explanation,
Common parts are denoted by common reference symbols.

【0028】この発明の第1の実施形態に係る不揮発性
半導体記憶装置及びその製造方法について、NOR型フ
ラッシュEEPROMを例に挙げて説明する。
A nonvolatile semiconductor memory device and a method of manufacturing the same according to the first embodiment of the present invention will be described by taking a NOR flash EEPROM as an example.

【0029】図1はNOR型フラッシュEEPROMの
回路図である。図示するように、メモリセルアレイ10
には複数の不揮発性メモリセル(MC:Memory Cell)
がマトリクス状に配置されている。各々の不揮発性メモ
リセルMCは、1つのビット線(BL:Bit Line)と1
つのソース線(SL:Source Line)に接続されてい
る。複数の不揮発性メモリセルMCのゲートは、それぞ
れ行毎に異なるワード線(WL:Word Line)に接続さ
れており、このワード線WL1〜WL8はそれぞれロウ
デコーダ11に接続されている。ロウデコーダ11は複
数のワード線WL1〜WL8のいずれか1つを選択的に
駆動する。
FIG. 1 is a circuit diagram of a NOR flash EEPROM. As shown, the memory cell array 10
Has multiple non-volatile memory cells (MC)
Are arranged in a matrix. Each nonvolatile memory cell MC has one bit line (BL: Bit Line) and one
Connected to two source lines (SL: Source Line). The gates of the plurality of nonvolatile memory cells MC are connected to different word lines (WL: Word Line) for each row, and the word lines WL1 to WL8 are connected to the row decoder 11, respectively. The row decoder 11 selectively drives any one of the plurality of word lines WL1 to WL8.

【0030】ビット線BL1〜BL4はカラムセレクタ
12に接続されており、このカラムセレクタ12は、電
流経路の一端がビット線BL1〜BL4にそれぞれ接続
された複数のトランジスタ13−1〜13−4を備えて
いる。このトランジスタ13−1〜13−4のゲート
は、それぞれ異なるカラム選択線(CSL:Column Sel
ect Line)に接続されており、このカラム選択線CSL
1〜CSL4はそれぞれカラムデコーダ14に接続され
ている。カラムデコーダ14は複数のカラム選択線CS
L1〜CSL4のいずれか1つを選択的に駆動する。ト
ランジスタ13−1〜13−4のいずれか1つが選択的
に駆動されことにより、複数のビット線BL1〜BL4
のいずれか1つが読み出し/書き込みノード15に電気
的に接続される。この読み出し/書き込みノード15
は、それぞれ図示せぬ読み出し回路及び書き込み回路に
接続されている。これにより、データの読み出し/書き
込みが、カラムデコーダ14及びロウデコーダ11によ
り選択された不揮発性メモリセルMCに対して行われ
る。
The bit lines BL1 to BL4 are connected to a column selector 12. The column selector 12 includes a plurality of transistors 13-1 to 13-4 having one ends of current paths connected to the bit lines BL1 to BL4, respectively. Have. The gates of the transistors 13-1 to 13-4 are respectively connected to different column selection lines (CSL: Column Sel).
ect Line) and this column selection line CSL
1 to CSL4 are connected to the column decoder 14, respectively. The column decoder 14 has a plurality of column selection lines CS
One of L1 to CSL4 is selectively driven. By selectively driving any one of the transistors 13-1 to 13-4, a plurality of bit lines BL1 to BL4
Is electrically connected to the read / write node 15. This read / write node 15
Are respectively connected to a read circuit and a write circuit (not shown). As a result, data reading / writing is performed on the nonvolatile memory cell MC selected by the column decoder 14 and the row decoder 11.

【0031】また、不揮発性メモリセルMCは、ワード
線WLが延びる方向に沿って設けられたソース線SLに
接続されている。このソース線SLは、ビット線BLが
延びる方向に沿って設けられたグローバルソース線(G
SL:Global Source Line)に接続され、グローバルソ
ース線GSLはソースデコーダ16に接続されている。
ソースデコーダ16は、グローバルソース線GSLを介
してソース線SLにより不揮発性メモリセルMCのソー
ス電位を供給する。
The nonvolatile memory cell MC is connected to a source line SL provided along the direction in which the word line WL extends. This source line SL is a global source line (G) provided along the direction in which the bit line BL extends.
SL: Global Source Line (SL), and the global source line GSL is connected to the source decoder 16.
The source decoder 16 supplies the source potential of the nonvolatile memory cell MC via the source line SL via the global source line GSL.

【0032】図2は、図1における一点鎖線で囲んだ領
域17の平面図である。図示するように、シリコン基板
20には素子分離領域(STI:Shallow Trench Isola
tion)21が形成されており、この素子分離領域21間
が素子を形成する活性領域(AA:Active Area)22
となっている。活性領域22には浮遊ゲート(FG:Fl
oating Gate)24が選択的に設けられ、この浮遊ゲー
ト24を覆い、かつ活性領域22と直交するように制御
ゲート(CG:Control Gate)23が延設されている。
そして、各活性領域22のシリコン基板20中には、浮
遊ゲート24と制御ゲート23を挟むように、ソース、
ドレイン領域S、Dとなる不純物拡散層が設けられるこ
とでメモリセルトランジスタMCが形成されている。更
に、この不揮発性メモリセルMCのドレインDにはコン
タクトホール25が設けられ、このコンタクトホール2
5を介してビット線26に接続されている。また、不揮
発性メモリセルMCのソースSは、素子分離領域21を
介して隣接する不揮発性メモリセルMCのソースSと、
例えば素子分離領域21の底部に設けられた不純物拡散
層(ソース線SL)により共通に接続されている。
FIG. 2 is a plan view of a region 17 surrounded by a chain line in FIG. As shown in the figure, a silicon substrate 20 has an element isolation region (STI: Shallow Trench Isola).
An active area (AA) 22 for forming an element is formed between the element isolation regions 21.
It has become. The active region 22 has a floating gate (FG: Fl
An operating gate (CG) 24 is selectively provided, and a control gate (CG: Control Gate) 23 extends so as to cover the floating gate 24 and to be orthogonal to the active region 22.
In the silicon substrate 20 of each active region 22, the source and the source are sandwiched so as to sandwich the floating gate 24 and the control gate 23.
The memory cell transistor MC is formed by providing the impurity diffusion layers to be the drain regions S and D. Further, a contact hole 25 is provided in the drain D of the nonvolatile memory cell MC.
5 is connected to the bit line 26. The source S of the nonvolatile memory cell MC is different from the source S of the nonvolatile memory cell MC adjacent via the element isolation region 21.
For example, they are commonly connected by an impurity diffusion layer (source line SL) provided at the bottom of the element isolation region 21.

【0033】次に、図3(a)、(b)に、図2におけ
る一点鎖線で囲んだ領域27の、A−A’線、B−B’
線方向に沿った断面図をそれぞれ示す。図示するよう
に、半導体基板20には素子分離領域(STI)21が
形成され、この素子分離領域21の上面を覆うようにし
て、耐弗酸性絶縁膜28が全面に形成されている。そし
て、隣接する素子分離領域21間の活性領域22上には
ゲート絶縁膜29(第1のゲート絶縁膜)が形成され、
このゲート絶縁膜29上には多結晶シリコン膜30(第
1の導電膜)、31(第2の導電膜)からなる浮遊ゲー
ト24(第1のゲート電極)、浮遊ゲート・制御ゲート
間絶縁膜32(第2のゲート絶縁膜)、及び制御ゲート
23(第2のゲート電極)が形成されている。更に、半
導体基板10中に、ソース、またはドレイン領域として
働く不純物拡散層33が選択的に形成されることで、メ
モリセルトランジスタが形成されている。これらのゲー
ト絶縁膜29、浮遊ゲート24、浮遊ゲート・制御ゲー
ト間絶縁膜32、制御ゲート23からなる積層ゲート構
造を被覆するように、シリコン窒化膜34が全面に形成
されている。また、このシリコン窒化膜34上には、メ
モリセルトランジスタを保護する層間絶縁膜35が形成
され、層間絶縁膜35上には、シリコン酸化膜36が形
成されている。このシリコン酸化膜36内には、チタン
膜37及びタングステン膜38からなるビット線26が
形成されており、ビット線26と接続するコンタクトプ
ラグ39が、メモリセルトランジスタのドレイン領域と
接続するように形成されることでNOR型フラッシュE
EPROMが形成されている。
Next, FIGS. 3 (a) and 3 (b) show the AA 'line and BB' of the region 27 surrounded by the dashed line in FIG.
The cross-sectional views along the line direction are respectively shown. As shown, an element isolation region (STI) 21 is formed in a semiconductor substrate 20, and a hydrofluoric acid-resistant insulating film 28 is formed on the entire surface so as to cover the upper surface of the element isolation region 21. Then, a gate insulating film 29 (first gate insulating film) is formed on the active region 22 between the adjacent element isolation regions 21,
On this gate insulating film 29, a floating gate 24 (first gate electrode) composed of a polycrystalline silicon film 30 (first conductive film) and 31 (second conductive film), a floating gate-control gate insulating film 32 (second gate insulating film) and a control gate 23 (second gate electrode) are formed. Further, a memory cell transistor is formed by selectively forming an impurity diffusion layer 33 serving as a source or drain region in the semiconductor substrate 10. A silicon nitride film 34 is formed on the entire surface so as to cover the stacked gate structure including the gate insulating film 29, the floating gate 24, the floating gate / control gate insulating film 32, and the control gate 23. On the silicon nitride film 34, an interlayer insulating film 35 for protecting the memory cell transistor is formed, and on the interlayer insulating film 35, a silicon oxide film 36 is formed. In the silicon oxide film 36, a bit line 26 composed of a titanium film 37 and a tungsten film 38 is formed, and a contact plug 39 connected to the bit line 26 is formed so as to connect to the drain region of the memory cell transistor. Being done, NOR type flash E
An EPROM is formed.

【0034】上記構成のNOR型フラッシュEEPRO
Mの製造方法について、図4(a)、(b)乃至図19
(a)、(b)を用いて説明する。図4(a)、(b)
乃至図19(a)、(b)は図3(a)、(b)に対応
するもので、図2において、(a)図はA−A’線、
(b)図はB−B’線方向に沿ったNOR型フラッシュ
EEPROMの製造工程の断面図を順次示している。
The NOR flash EEPROM having the above configuration
FIGS. 4 (a), (b) to 19 show a method of manufacturing M.
This will be described with reference to (a) and (b). FIG. 4 (a), (b)
19 (a) and 19 (b) correspond to FIGS. 3 (a) and 3 (b). In FIG. 2, FIG.
(B) is a cross-sectional view of a manufacturing process of the NOR flash EEPROM along the line BB 'in order.

【0035】まず図4(a)、(b)に示すように、シ
リコン基板20上に、ゲート絶縁膜29(第1のゲート
絶縁膜)となるシリコン酸化膜を熱酸化法等により10
0Åの膜厚に形成し、このゲート絶縁膜29上に、浮遊
ゲートの下層電極となるリンを添加した多結晶シリコン
膜30(第1の導電膜)を減圧CVD(Chemical Vapor
Deposition)法等により800Åの膜厚に形成する。
なお、このゲート絶縁膜29はシリコン酸化膜のままで
もよいが、NHガス等による窒化と酸化を行うことで
オキシナイトライド膜としても良い。引き続き、多結晶
シリコン膜30上にシリコン窒化膜40を、減圧CVD
法等により1500Åの膜厚に形成する。
First, as shown in FIGS. 4A and 4B, a silicon oxide film serving as a gate insulating film 29 (first gate insulating film) is formed on a silicon substrate 20 by a thermal oxidation method or the like.
On the gate insulating film 29, a polycrystalline silicon film 30 (first conductive film) to which phosphorus is added as a lower layer electrode of the floating gate is formed on the gate insulating film 29 by low pressure CVD (Chemical Vapor Deposition).
Deposition) to form a film having a thickness of 800 °.
The gate insulating film 29 may be a silicon oxide film, or may be an oxynitride film by performing nitridation and oxidation using NH 3 gas or the like. Subsequently, a silicon nitride film 40 is formed on the polycrystalline silicon film 30 by low pressure CVD.
It is formed to a thickness of 1500 ° by a method or the like.

【0036】次に、図5(a)、(b)に示すように、
リソグラフィ技術とRIE(Reactive Ion Etching)法
等の異方性エッチングにより、素子分離領域の形成予定
領域のシリコン窒化膜40、多結晶シリコン膜30、及
びゲート絶縁膜29を順次エッチングし、更にシリコン
基板20を4000Åの深さにエッチングして、素子分
離領域を形成するためのトレンチ41を形成する。
Next, as shown in FIGS. 5A and 5B,
The silicon nitride film 40, the polycrystalline silicon film 30, and the gate insulating film 29 in the region where the element isolation region is to be formed are sequentially etched by lithography and anisotropic etching such as RIE (Reactive Ion Etching). 20 is etched to a depth of 4000 ° to form a trench 41 for forming an element isolation region.

【0037】そして、図6(a)、(b)に示すよう
に、全面にシリコン酸化膜42(絶縁膜)をTEOS
(tetraethylorthosilicate ; Si(OC2H5)4)を用いたH
DP(High Density Plasma)法等により8000Åの
膜厚に形成することで、トレンチ41を埋め込む。な
お、トレンチ41をシリコン酸化膜42により埋め込む
前に、酸化性雰囲気中での熱処理を行うことで、トレン
チ41の表面に露出しているシリコン基板20表面に、
シリコン酸化膜を形成してもよい。このシリコン酸化膜
は、トレンチ41の側壁と底部との角部の形状を緩やか
にすることで、この角部へのストレス等の集中を防止す
るためのものである。
Then, as shown in FIGS. 6A and 6B, a silicon oxide film 42 (insulating film) is
H using (tetraethylorthosilicate; Si (OC 2 H 5 ) 4 )
The trench 41 is buried by forming it to a film thickness of 8000 ° by a DP (High Density Plasma) method or the like. Before the trench 41 is filled with the silicon oxide film 42, a heat treatment is performed in an oxidizing atmosphere, so that the surface of the silicon substrate 20 exposed on the surface of the trench 41 is
A silicon oxide film may be formed. This silicon oxide film is for preventing the concentration of stress and the like on the corner by making the shape of the corner between the side wall and the bottom of the trench 41 gentle.

【0038】次に図7(a)、(b)のように、上記シ
リコン酸化膜42を、シリコン窒化膜40をストッパー
に用いたCMP法により研磨して平坦化し、素子分離領
域21を完成する。
Next, as shown in FIGS. 7A and 7B, the silicon oxide film 42 is polished and flattened by a CMP method using the silicon nitride film 40 as a stopper to complete the element isolation region 21. .

【0039】そして、図8(a)、(b)に示すよう
に、ホットリン酸処理により、シリコン窒化膜40を選
択的に除去し、シリコン酸化膜42を、多結晶シリコン
膜30表面から200〜400Å程度下がるまで、HF
等によるウェットエッチングを行う。
Then, as shown in FIGS. 8A and 8B, the silicon nitride film 40 is selectively removed by hot phosphoric acid treatment, and the silicon oxide film 42 is removed from the surface of the polycrystalline silicon film 30 by 200-200. HF until 400Å
Is performed by wet etching.

【0040】その後、図9(a)、(b)のように、シ
リコン窒化膜等の耐弗酸性絶縁膜28、及びTEOSを
用いたシリコン酸化膜43(第1のマスク材)をCVD
法により、それぞれ200Å、1000Åの膜厚に形成
する。
Thereafter, as shown in FIGS. 9A and 9B, a hydrofluoric acid-resistant insulating film 28 such as a silicon nitride film and a silicon oxide film 43 (first mask material) using TEOS are subjected to CVD.
It is formed to a thickness of 200 ° and 1000 °, respectively, by the method.

【0041】上記シリコン酸化膜43を、耐弗酸性絶縁
膜28をストッパーに用いたCMP法により研磨を行
い、図10(a)、(b)のように耐弗酸性絶縁膜28
を露出させる。
The silicon oxide film 43 is polished by a CMP method using the fluoric acid-resistant insulating film 28 as a stopper, and as shown in FIGS.
To expose.

【0042】さらに図11(a)、(b)に示すよう
に、ホットリン酸処理を行うことにより、多結晶シリコ
ン膜30上の耐弗酸性絶縁膜28を除去する。この際、
素子分離領域21上の耐弗酸性絶縁膜28はシリコン酸
化膜43に保護されるためエッチングされない。
Further, as shown in FIGS. 11A and 11B, the hydrofluoric acid-resistant insulating film 28 on the polycrystalline silicon film 30 is removed by performing hot phosphoric acid treatment. On this occasion,
The hydrofluoric acid-resistant insulating film 28 on the element isolation region 21 is not etched because it is protected by the silicon oxide film 43.

【0043】次にウェットエッチングにより耐弗酸性絶
縁膜28上のシリコン酸化膜43を除去することで、図
12(a)、(b)に示すように、素子分離領域21の
上面全体に耐弗酸性絶縁膜28をセルフアラインで形成
できる。その後、多結晶シリコン膜30を、弗酸系の処
理液により洗浄処理を行い、自然酸化膜を除去する。こ
の際、素子分離領域21は耐弗酸性絶縁膜28により保
護される。
Next, by removing the silicon oxide film 43 on the hydrofluoric acid-resistant insulating film 28 by wet etching, as shown in FIGS. The acidic insulating film 28 can be formed by self-alignment. Thereafter, the polycrystalline silicon film 30 is subjected to a cleaning treatment with a hydrofluoric acid-based treatment liquid to remove the natural oxide film. At this time, the element isolation region 21 is protected by the hydrofluoric acid-resistant insulating film 28.

【0044】その後、図13(a)、(b)に示すよう
に、全面に浮遊ゲートの上層電極となるリンを添加した
多結晶シリコン膜31(第2の導電膜)を減圧CVD法
等により形成する。
Thereafter, as shown in FIGS. 13A and 13B, a polycrystalline silicon film 31 (second conductive film) to which phosphorus is added as an upper layer electrode of the floating gate is entirely formed by a low pressure CVD method or the like. Form.

【0045】そして、リソグラフィ技術と異方性のエッ
チングにより、多結晶シリコン膜31を図14(a)、
(b)に示すようにビット線BLの延設方向にパターニ
ングして浮遊ゲート24(第1のゲート電極)を形成す
る。そして、この浮遊ゲート24の上層部分の多結晶シ
リコン膜31表面の自然酸化膜を除去するために弗酸系
の洗浄処理を行う。この際も、素子分離領域21は耐弗
酸性絶縁膜28により保護できる。引き続き全面に浮遊
ゲート・制御ゲート間絶縁膜32(第2のゲート絶縁
膜)を形成する。この浮遊ゲート・制御ゲート間絶縁膜
32は、例えばシリコン酸化膜(SiO:5nm)、
シリコン窒化膜(SiN:7nm)、及びシリコン酸化
膜(SiO:5nm)の3層構造のONO膜である。
なお、浮遊ゲート・制御ゲート間絶縁膜32は、単にシ
リコン酸化膜を用いても良いし、シリコン酸化膜とシリ
コン窒化膜との2層構造のON膜、NO膜であっても良
い。
Then, the polycrystalline silicon film 31 is formed by lithography and anisotropic etching as shown in FIG.
As shown in (b), the floating gate 24 (first gate electrode) is formed by patterning in the extending direction of the bit line BL. Then, a hydrofluoric acid-based cleaning process is performed to remove the natural oxide film on the surface of the polycrystalline silicon film 31 in the upper layer portion of the floating gate 24. Also at this time, the element isolation region 21 can be protected by the hydrofluoric acid-resistant insulating film 28. Subsequently, a floating gate / control gate insulating film 32 (second gate insulating film) is formed on the entire surface. The insulating film 32 between the floating gate and the control gate is, for example, a silicon oxide film (SiO 2 : 5 nm),
This is an ONO film having a three-layer structure of a silicon nitride film (SiN: 7 nm) and a silicon oxide film (SiO 2 : 5 nm).
The insulating film 32 between the floating gate and the control gate may be simply a silicon oxide film, or may be an ON film or a NO film having a two-layer structure of a silicon oxide film and a silicon nitride film.

【0046】引き続き、図15(a)、(b)に示すよ
うに、浮遊ゲート・制御ゲート間絶縁膜32上に制御ゲ
ート23(第2のゲート電極)を形成する。この制御ゲ
ート23は、例えば不純物を添加した多結晶シリコン膜
や、この多結晶シリコン膜とシリサイド膜との多層構造
(ポリサイド)である。
Subsequently, as shown in FIGS. 15A and 15B, a control gate 23 (second gate electrode) is formed on the insulating film 32 between the floating gate and the control gate. The control gate 23 has, for example, a polycrystalline silicon film to which an impurity is added, or a multilayer structure (polycide) of this polycrystalline silicon film and a silicide film.

【0047】そして、再度リソグラフィ技術と異方性の
エッチングにより、制御ゲート23、浮遊ゲート・制御
ゲート間絶縁膜32及び浮遊ゲート24を、図16
(a)、(b)に示すようにワード線方向にパターニン
グする。
Then, the control gate 23, the floating gate / control gate insulating film 32 and the floating gate 24 are again formed by lithography and anisotropic etching as shown in FIG.
Patterning is performed in the word line direction as shown in FIGS.

【0048】次に、イオン注入法によりソース、ドレイ
ンとなる領域に不純物を導入して不純物拡散層33を選
択的に形成し、導入した不純物の活性化のために熱処理
を行う。引き続き、全面にシリコン窒化膜33を減圧C
VD法により400Åの膜厚に形成することで、図17
(a)、(b)の構造を形成する。
Next, impurities are introduced into the regions serving as the source and drain by ion implantation to selectively form the impurity diffusion layer 33, and a heat treatment is performed to activate the introduced impurities. Subsequently, the silicon nitride film 33 is depressurized C over the entire surface.
By forming the film to a thickness of 400 ° by the VD method, FIG.
The structure of (a) or (b) is formed.

【0049】上記工程によりNOR型フラッシュEEP
ROMのメモリセルトランジスタが完成する。
By the above process, NOR flash EEP
The memory cell transistor of the ROM is completed.

【0050】次に、図18(a)、(b)に示すよう
に、全面に段差被覆性の高いBPSG(Boron Phosphor
ous Silicate Glass)膜により層間絶縁膜35を常圧C
VD法により形成し、その後の熱処理によりこの層間絶
縁膜35をリフローさせて平坦化する。引き続き、プラ
ズマCVD法等により、全面にシリコン酸化膜36を形
成する。
Next, as shown in FIGS. 18A and 18B, a BPSG (Boron Phosphor) having high step coverage over the entire surface is provided.
ous Silicate Glass) film at normal pressure C
The interlayer insulating film 35 is formed by a VD method, and is flattened by reflow by a subsequent heat treatment. Subsequently, a silicon oxide film 36 is formed on the entire surface by a plasma CVD method or the like.

【0051】そして、リソグラフィ技術と異方性のエッ
チングにより、図19(a)、(b)に示すようなコン
タクトホール25を形成し、ビット線BL形成予定領域
のシリコン酸化膜36の表面をエッチングする。
Then, a contact hole 25 as shown in FIGS. 19A and 19B is formed by lithography and anisotropic etching, and the surface of the silicon oxide film 36 in the region where the bit line BL is to be formed is etched. I do.

【0052】その後は、コンタクトホール25を多結晶
シリコン膜等で埋め込むことでコンタクトプラグ39を
形成し、ビット線BL形成予定領域をチタン膜37及び
タングステン膜38で埋め込み、図3(a)、(b)に
示した構造を完成する。
Thereafter, a contact plug 39 is formed by burying the contact hole 25 with a polycrystalline silicon film or the like, and a region where a bit line BL is to be formed is buried with a titanium film 37 and a tungsten film 38, as shown in FIGS. The structure shown in b) is completed.

【0053】上記のような不揮発性半導体記憶装置及び
その製造方法によれば、素子分離領域21の上面全体に
シリコン窒化膜などによる耐弗酸性絶縁膜28を設けて
いる。そのため、浮遊ゲート・制御ゲート間絶縁膜32
の耐圧向上を目的とした多結晶シリコン膜31の洗浄処
理において、素子分離領域21が侵食されるのを防止で
きる。そのため、素子分離領域21はフィールドトラン
ジスタに対して、高い反転耐圧を維持できる。また、素
子分離領域21がエッチングされないために、浮遊ゲー
ト24に余計な角部が発生しないため、従来のような電
界集中箇所の増加も回避でき、浮遊ゲート・制御ゲート
間絶縁膜32の耐圧も維持できる。更に、素子分離領域
21が耐弗酸性絶縁膜28により保護されていることか
ら、多結晶シリコン膜30、31の表面を弗酸系の処理
液により十分に洗浄できるため、浮遊ゲート・制御ゲー
ト間絶縁膜32の耐圧を更に向上できる。よって、浮遊
ゲート・制御ゲート間絶縁膜32の耐圧を向上させ、か
つフィールドトランジスタの反転耐圧を向上できるの
で、不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法の信頼性
を向上できる。また、この耐弗酸性絶縁膜28の形成は
セルフアラインにより形成できることから、多結晶シリ
コン膜31をエッチングする際のマージンを大きくする
ことが出来るので、製造方法の信頼性を向上できる。
According to the above-described nonvolatile semiconductor memory device and its manufacturing method, the hydrofluoric acid-resistant insulating film 28 such as a silicon nitride film is provided on the entire upper surface of the element isolation region 21. Therefore, the insulating film 32 between the floating gate and the control gate is used.
In the cleaning process of the polycrystalline silicon film 31 for the purpose of improving the breakdown voltage, the erosion of the element isolation region 21 can be prevented. Therefore, the element isolation region 21 can maintain a high inversion withstand voltage with respect to the field transistor. In addition, since the element isolation region 21 is not etched, no extra corners are generated in the floating gate 24, so that it is possible to avoid an increase in the number of electric field concentration places as in the prior art, and to reduce the withstand voltage of the floating gate / control gate insulating film 32. Can be maintained. Further, since the element isolation region 21 is protected by the hydrofluoric acid-resistant insulating film 28, the surfaces of the polycrystalline silicon films 30 and 31 can be sufficiently cleaned with a hydrofluoric acid-based processing solution. The withstand voltage of the insulating film 32 can be further improved. Therefore, the withstand voltage of the insulating film 32 between the floating gate and the control gate can be improved and the inversion withstand voltage of the field transistor can be improved, so that the reliability of the nonvolatile semiconductor memory device and the manufacturing method thereof can be improved. Further, since the hydrofluoric acid-resistant insulating film 28 can be formed by self-alignment, a margin when etching the polycrystalline silicon film 31 can be increased, so that the reliability of the manufacturing method can be improved.

【0054】また、上記耐弗酸性絶縁膜28の形成は、
図9(a)乃至図12(b)に示すようにセルフアライ
ンで行うことが出来る。そのため、リソグラフィ技術に
よる加工限界以上に微細化の進んだ不揮発性半導体記憶
装置においても本方法を適用でき、更にリソグラフィ工
程を必要としないため、不揮発性半導体記憶装置のスル
ープットを向上できる。
The formation of the above-mentioned hydrofluoric acid-resistant insulating film 28 is performed as follows.
This can be performed in a self-aligned manner as shown in FIGS. Therefore, the present method can be applied to a non-volatile semiconductor memory device that has been further miniaturized beyond the processing limit by the lithography technique, and further, since no lithography step is required, the throughput of the non-volatile semiconductor memory device can be improved.

【0055】次に、この発明の第2の実施形態に係る不
揮発性半導体記憶装置及びその製造方法について、NO
R型フラッシュEEPROMを例に挙げて説明する。
Next, the nonvolatile semiconductor memory device and the method of manufacturing the same according to the second embodiment of the present invention will be described.
An R-type flash EEPROM will be described as an example.

【0056】図20及び図21は、NOR型フラッシュ
EEPROMの製造工程の一部のワード線方向に沿った
断面図である。
FIGS. 20 and 21 are cross-sectional views of a part of the manufacturing process of the NOR flash EEPROM along the word line direction.

【0057】まず、第1の実施形態で説明した工程によ
り図9のような構造を形成する。第1の実施形態ではそ
の後耐弗酸性絶縁膜28をストッパーに用いたCMPに
より耐弗酸性絶縁膜28を露出させ、ウェットエッチン
グにより多結晶シリコン膜30上の耐弗酸性絶縁膜28
及び耐弗酸性絶縁膜28上のシリコン酸化膜43(第1
のマスク材)を除去して図11の構造を得ていた。
First, a structure as shown in FIG. 9 is formed by the steps described in the first embodiment. In the first embodiment, the hydrofluoric acid-resistant insulating film 28 is exposed by CMP using the hydrofluoric acid-resistant insulating film 28 as a stopper, and the hydrofluoric acid-resistant insulating film 28 on the polycrystalline silicon film 30 is wet-etched.
And a silicon oxide film 43 on the hydrofluoric acid-resistant insulating film 28 (first
Is removed to obtain the structure of FIG.

【0058】それに対して本実施形態では、図9の構造
の形成後、多結晶シリコン膜30をCMPのストッパー
に用いて研磨を行い、この研磨工程において、図20に
示すように、多結晶シリコン膜30上の耐弗酸性絶縁膜
28を除去する。
On the other hand, in the present embodiment, after the structure of FIG. 9 is formed, polishing is performed using the polycrystalline silicon film 30 as a CMP stopper, and in this polishing step, as shown in FIG. The hydrofluoric acid-resistant insulating film on the film 30 is removed.

【0059】その後、図21に示すようにウェットエッ
チングによりシリコン酸化膜43を除去することで、素
子分離領域21の上面全体に耐弗酸性絶縁膜28をセル
フアラインで形成できる。
Thereafter, as shown in FIG. 21, by removing the silicon oxide film 43 by wet etching, the hydrofluoric acid resistant insulating film 28 can be formed in a self-aligned manner over the entire upper surface of the element isolation region 21.

【0060】その後は第1の実施形態同様、図13乃至
図19の製造工程により図3に示すNOR型フラッシュ
EEPROMを完成する。
Thereafter, as in the first embodiment, the NOR flash EEPROM shown in FIG. 3 is completed by the manufacturing steps shown in FIGS.

【0061】上記のような製造方法によれば、第1の実
施形態で行っていた多結晶シリコン膜30上の耐弗酸性
絶縁膜28をホットリン酸により除去する工程を省略で
きるので、製造工程を短縮でき、製造コストを低減する
ことが出来る。
According to the above-described manufacturing method, the step of removing the hydrofluoric acid-resistant insulating film 28 on the polycrystalline silicon film 30 using hot phosphoric acid, which is performed in the first embodiment, can be omitted. It can be shortened and the manufacturing cost can be reduced.

【0062】次に、この発明の第3の実施形態に係る不
揮発性半導体記憶装置及びその製造方法について、NO
R型フラッシュEEPROMを例に挙げて説明する。
Next, a nonvolatile semiconductor memory device and a method of manufacturing the same according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
An R-type flash EEPROM will be described as an example.

【0063】図22乃至図27は、NOR型フラッシュ
EEPROMの製造工程の一部のワード線方向に沿った
断面図である。
FIGS. 22 to 27 are cross-sectional views of a part of the manufacturing process of the NOR flash EEPROM along the word line direction.

【0064】まず、第1または第2の実施形態で説明し
た製造方法により、図13(a)、(b)に示す構造を
形成する。
First, the structure shown in FIGS. 13A and 13B is formed by the manufacturing method described in the first or second embodiment.

【0065】その後の工程で、リソグラフィ技術とエッ
チングにより多結晶シリコン膜31をパターニングして
浮遊ゲートを形成するが、半導体素子の微細化と共に、
隣接する浮遊ゲートの分離領域幅を狭める要求がある。
そして、その要求は現状のリソグラフィ工程の解像限界
を超えている場合がある。
In a subsequent step, the polycrystalline silicon film 31 is patterned by lithography and etching to form a floating gate.
There is a demand for reducing the width of the isolation region between adjacent floating gates.
The demand may exceed the resolution limit of the current lithography process.

【0066】そのような場合には図13(a)、(b)
の構造において、全面に例えばTEOSを用いたシリコ
ン酸化膜44(第2のマスク材)により形成し、図22
に示す構造を得る。
In such a case, FIGS. 13 (a) and 13 (b)
In the structure of FIG. 22, a silicon oxide film 44 (second mask material) using, for example, TEOS is formed on the entire surface, and FIG.
The structure shown in FIG.

【0067】次に、全面にフォトレジストを塗布し、リ
ソグラフィ技術により可能な範囲の大きさで露光する。
このフォトレジストをマスクにしてシリコン酸化膜44
をエッチングし図23の構造を形成する。
Next, a photoresist is applied to the entire surface, and is exposed to a size as large as possible by a lithography technique.
Using this photoresist as a mask, the silicon oxide film 44 is used.
Is etched to form the structure of FIG.

【0068】次に、図24に示すように、全面に例えば
TEOSを用いたシリコン酸化膜45(第3のマスク
材)を形成する。
Next, as shown in FIG. 24, a silicon oxide film 45 (third mask material) using, for example, TEOS is formed on the entire surface.

【0069】その後RIE法により異方性のエッチング
を行うことにより、図25の構造を得る。すなわち、シ
リコン酸化膜45をシリコン酸化膜44の側壁にサイド
ウォールとして残存させることが出来る。
Thereafter, the structure shown in FIG. 25 is obtained by performing anisotropic etching by the RIE method. That is, the silicon oxide film 45 can be left on the side wall of the silicon oxide film 44 as a sidewall.

【0070】そして、図26に示すように、上記シリコ
ン酸化膜44、45を用いてRIE法によりエッチング
を行うことで、リソグラフィ工程の解像限界よりもより
微細な、浮遊ゲートの分離領域を形成できる。
Then, as shown in FIG. 26, etching is performed by the RIE method using the silicon oxide films 44 and 45 to form a floating gate isolation region finer than the resolution limit of the lithography process. it can.

【0071】次に、図27に示すように、ウェットエッ
チングによりシリコン酸化膜44、45を除去して浮遊
ゲート24を完成する。このウェットエッチングでは、
エッチング液として弗酸系の処理液を用いるが、素子分
離領域21上には耐弗酸性絶縁膜28が形成されている
ため、素子分離領域21が侵食されるのを防止できる。
また、シリコン酸化膜44、45の除去と同時に、多結
晶シリコン膜31の洗浄も同時に行うことが出来る。
Next, as shown in FIG. 27, the silicon oxide films 44 and 45 are removed by wet etching to complete the floating gate 24. In this wet etching,
Although a hydrofluoric acid-based processing solution is used as an etching solution, the fluoric acid-resistant insulating film 28 is formed on the element isolation region 21, so that the element isolation region 21 can be prevented from being eroded.
Further, simultaneously with the removal of the silicon oxide films 44 and 45, the cleaning of the polycrystalline silicon film 31 can be performed simultaneously.

【0072】その後は、第1の実施形態で説明したよう
に、図14乃至図19の工程により、図3に示すNOR
型フラッシュEEPROMを完成する。
Thereafter, as explained in the first embodiment, the NOR shown in FIG.
Type flash EEPROM is completed.

【0073】上記のような製造方法によれば、浮遊ゲー
トの分離領域を形成する際に、マスク材を、まずリソグ
ラフィ技術により可能な限り微細にパターニングし、こ
のマスク材の側壁に更にマスク材をサイドウォール状に
形成している。このサイドウォールは、その膜厚により
かなり正確に制御でき、この2つのマスク材を用いてエ
ッチングを行うことにより、リソグラフィ技術の解像限
界よりも微細な半導体装置の加工を可能とする事が出来
る。
According to the above-described manufacturing method, when forming the isolation region of the floating gate, the mask material is first patterned as finely as possible by lithography, and the mask material is further applied to the side walls of the mask material. It is formed in a sidewall shape. The sidewalls can be controlled quite accurately by the film thickness, and by using these two mask materials, etching can be performed on a semiconductor device finer than the resolution limit of lithography technology. .

【0074】なお、上記第1乃至第3の実施形態ではN
OR型フラッシュEEPROMを例に挙げて説明した
が、NAND型フラッシュEEPROM等、2層構造の
ゲートを有する半導体記憶装置に広く適用できるのはも
ちろんであり、この発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜
変更して実施することが出来る。
In the first to third embodiments, N
Although the description has been made by taking the OR type flash EEPROM as an example, it is needless to say that the present invention can be widely applied to a semiconductor memory device having a two-layered gate, such as a NAND type flash EEPROM. Can be implemented.

【0075】[0075]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、素子分離領域を保護することにより、フィールドト
ランジスタの反転耐圧及び浮遊ゲート・制御ゲート間絶
縁膜の耐圧を向上出来る、高信頼性の不揮発性半導体記
憶装置を提供できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to improve the withstand voltage of the field transistor and the withstand voltage of the insulating film between the floating gate and the control gate by protecting the element isolation region. A nonvolatile semiconductor memory device can be provided.

【0076】また、リソグラフィ工程を用いずに素子分
離を保護することで、スループットを向上できる不揮発
性半導体記憶装置の製造方法を提供できる。
Further, it is possible to provide a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device which can improve throughput by protecting element isolation without using a lithography step.

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

【図1】この発明の第1の実施形態に係るNOR型フラ
ッシュEEPROMの回路図。
FIG. 1 is a circuit diagram of a NOR flash EEPROM according to a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第1の実施形態に係るNOR型フラ
ッシュEEPROMの一部平面図。
FIG. 2 is a partial plan view of the NOR flash EEPROM according to the first embodiment of the present invention;

【図3】この発明の第1の実施形態に係るNOR型フラ
ッシュEEPROMの一部断面図であり、図2におい
て、(a)図はA−A’線、(b)図はB−B’線方向
に沿った断面図。
FIGS. 3A and 3B are partial cross-sectional views of the NOR flash EEPROM according to the first embodiment of the present invention; FIG. 2A is a line AA ′, and FIG. 2B is a line BB ′; Sectional drawing along the line direction.

【図4】この発明の第1の実施形態に係るNOR型フラ
ッシュEEPROMの第1の製造工程の断面図であり、
図2において、(a)図はA−A’線、(b)図はB−
B’線方向に沿った断面図。
FIG. 4 is a sectional view of a first manufacturing step of the NOR flash EEPROM according to the first embodiment of the present invention;
In FIG. 2, (a) is a line AA ′, and (b) is a line B-
Sectional drawing along the B 'line direction.

【図5】この発明の第1の実施形態に係るNOR型フラ
ッシュEEPROMの第2の製造工程の断面図であり、
図2において、(a)図はA−A’線、(b)図はB−
B’線方向に沿った断面図。
FIG. 5 is a sectional view of a second manufacturing step of the NOR flash EEPROM according to the first embodiment of the present invention;
In FIG. 2, (a) is a line AA ′, and (b) is a line B-
Sectional drawing along the B 'line direction.

【図6】この発明の第1の実施形態に係るNOR型フラ
ッシュEEPROMの第3の製造工程の断面図であり、
図2において、(a)図はA−A’線、(b)図はB−
B’線方向に沿った断面図。
FIG. 6 is a sectional view of a third manufacturing step of the NOR flash EEPROM according to the first embodiment of the present invention;
In FIG. 2, (a) is a line AA ′, and (b) is a line B-
Sectional drawing along the B 'line direction.

【図7】この発明の第1の実施形態に係るNOR型フラ
ッシュEEPROMの第4の製造工程の断面図であり、
図2において、(a)図はA−A’線、(b)図はB−
B’線方向に沿った断面図。
FIG. 7 is a sectional view of a fourth manufacturing step of the NOR flash EEPROM according to the first embodiment of the present invention;
In FIG. 2, (a) is a line AA ′, and (b) is a line B-
Sectional drawing along the B 'line direction.

【図8】この発明の第1の実施形態に係るNOR型フラ
ッシュEEPROMの第5の製造工程の断面図であり、
図2において、(a)図はA−A’線、(b)図はB−
B’線方向に沿った断面図。
FIG. 8 is a sectional view of a fifth manufacturing step of the NOR flash EEPROM according to the first embodiment of the present invention;
In FIG. 2, (a) is a line AA ′, and (b) is a line B-
Sectional drawing along the B 'line direction.

【図9】この発明の第1の実施形態に係るNOR型フラ
ッシュEEPROMの第6の製造工程の断面図であり、
図2において、(a)図はA−A’線、(b)図はB−
B’線方向に沿った断面図。
FIG. 9 is a sectional view of a sixth manufacturing step of the NOR flash EEPROM according to the first embodiment of the present invention;
In FIG. 2, (a) is a line AA ′, and (b) is a line B-
Sectional drawing along the B 'line direction.

【図10】この発明の第1の実施形態に係るNOR型フ
ラッシュEEPROMの第7の製造工程の断面図であ
り、図2において、(a)図はA−A’線、(b)図は
B−B’線方向に沿った断面図。
FIGS. 10A and 10B are cross-sectional views illustrating a seventh manufacturing process of the NOR flash EEPROM according to the first embodiment of the present invention; FIG. 2A is a sectional view taken along line AA ′, and FIG. Sectional drawing along the BB 'line direction.

【図11】この発明の第1の実施形態に係るNOR型フ
ラッシュEEPROMの第8の製造工程の断面図であ
り、図2において、(a)図はA−A’線、(b)図は
B−B’線方向に沿った断面図。
11 is a sectional view of an eighth manufacturing process of the NOR flash EEPROM according to the first embodiment of the present invention; FIG. 2 (a) is an AA ′ line, and FIG. Sectional drawing along the BB 'line direction.

【図12】この発明の第1の実施形態に係るNOR型フ
ラッシュEEPROMの第9の製造工程の断面図であ
り、図2において、(a)図はA−A’線、(b)図は
B−B’線方向に沿った断面図。
FIGS. 12A and 12B are cross-sectional views of a ninth manufacturing process of the NOR flash EEPROM according to the first embodiment of the present invention; FIG. 2A is a line AA ′, and FIG. Sectional drawing along the BB 'line direction.

【図13】この発明の第1の実施形態に係るNOR型フ
ラッシュEEPROMの第10の製造工程の断面図であ
り、図2において、(a)図はA−A’線、(b)図は
B−B’線方向に沿った断面図。
13 is a sectional view of a tenth manufacturing process of the NOR flash EEPROM according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2A is a sectional view taken along line AA ′, and FIG. Sectional drawing along the BB 'line direction.

【図14】この発明の第1の実施形態に係るNOR型フ
ラッシュEEPROMの第11の製造工程の断面図であ
り、図2において、(a)図はA−A’線、(b)図は
B−B’線方向に沿った断面図。
FIGS. 14A and 14B are cross-sectional views showing an eleventh manufacturing process of the NOR flash EEPROM according to the first embodiment of the present invention; FIG. 2A is a sectional view taken along line AA ′, and FIG. Sectional drawing along the BB 'line direction.

【図15】この発明の第1の実施形態に係るNOR型フ
ラッシュEEPROMの第12の製造工程の断面図であ
り、図2において、(a)図はA−A’線、(b)図は
B−B’線方向に沿った断面図。
FIG. 15 is a sectional view of a twelfth manufacturing step of the NOR flash EEPROM according to the first embodiment of the present invention; FIG. 2 (a) is a sectional view taken along line AA ′, and FIG. Sectional drawing along the BB 'line direction.

【図16】この発明の第1の実施形態に係るNOR型フ
ラッシュEEPROMの第13の製造工程の断面図であ
り、図2において、(a)図はA−A’線、(b)図は
B−B’線方向に沿った断面図。
16 is a sectional view of a thirteenth manufacturing process of the NOR flash EEPROM according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2A is a sectional view taken along line AA ′, and FIG. Sectional drawing along the BB 'line direction.

【図17】この発明の第1の実施形態に係るNOR型フ
ラッシュEEPROMの第14の製造工程の断面図であ
り、図2において、(a)図はA−A’線、(b)図は
B−B’線方向に沿った断面図。
17 is a sectional view of a fourteenth manufacturing process of the NOR flash EEPROM according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2A is a sectional view taken along line AA ′, and FIG. Sectional drawing along the BB 'line direction.

【図18】この発明の第1の実施形態に係るNOR型フ
ラッシュEEPROMの第15の製造工程の断面図であ
り、図2において、(a)図はA−A’線、(b)図は
B−B’線方向に沿った断面図。
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a fifteenth manufacturing step of the NOR flash EEPROM according to the first embodiment of the present invention; FIG. 2 (a) is an AA ′ line, and FIG. Sectional drawing along the BB 'line direction.

【図19】この発明の第1の実施形態に係るNOR型フ
ラッシュEEPROMの第16の製造工程の断面図であ
り、図2において、(a)図はA−A’線、(b)図は
B−B’線方向に沿った断面図。
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a sixteenth manufacturing process of the NOR flash EEPROM according to the first embodiment of the present invention; FIG. 2 (a) is an AA ′ line, and FIG. Sectional drawing along the BB 'line direction.

【図20】この発明の第2の実施形態に係るNOR型フ
ラッシュEEPROMの第1の製造工程の断面図。
FIG. 20 is a sectional view of a first manufacturing step of the NOR flash EEPROM according to the second embodiment of the present invention;

【図21】この発明の第2の実施形態に係るNOR型フ
ラッシュEEPROMの第2の製造工程の断面図。
FIG. 21 is a sectional view of a second manufacturing step of the NOR flash EEPROM according to the second embodiment of the present invention;

【図22】この発明の第3の実施形態に係るNOR型フ
ラッシュEEPROMの第1の製造工程の断面図。
FIG. 22 is a sectional view of a first manufacturing step of the NOR flash EEPROM according to the third embodiment of the present invention;

【図23】この発明の第3の実施形態に係るNOR型フ
ラッシュEEPROMの第2の製造工程の断面図。
FIG. 23 is a sectional view of a second manufacturing step of the NOR flash EEPROM according to the third embodiment of the present invention;

【図24】この発明の第3の実施形態に係るNOR型フ
ラッシュEEPROMの第3の製造工程の断面図。
FIG. 24 is a sectional view showing a third manufacturing step of the NOR flash EEPROM according to the third embodiment of the present invention;

【図25】この発明の第3の実施形態に係るNOR型フ
ラッシュEEPROMの第4の製造工程の断面図。
FIG. 25 is a sectional view showing a fourth manufacturing step of the NOR flash EEPROM according to the third embodiment of the present invention;

【図26】この発明の第3の実施形態に係るNOR型フ
ラッシュEEPROMの第5の製造工程の断面図。
FIG. 26 is a sectional view showing a fifth manufacturing step of the NOR flash EEPROM according to the third embodiment of the present invention;

【図27】この発明の第3の実施形態に係るNOR型フ
ラッシュEEPROMの第6の製造工程の断面図。
FIG. 27 is a sectional view of a sixth manufacturing step of the NOR flash EEPROM according to the third embodiment of the present invention;

【図28】従来のNOR型フラッシュEEPROMの断
面図。
FIG. 28 is a cross-sectional view of a conventional NOR flash EEPROM.

【図29】従来の問題点について説明するためのもの
で、NOR型フラッシュEEPROMの断面図。
FIG. 29 is a cross-sectional view of a NOR flash EEPROM for explaining a conventional problem.

【図30】従来の素子分離領域上に耐弗酸性絶縁膜を設
けたNOR型フラッシュEEPROMの断面図。
FIG. 30 is a cross-sectional view of a conventional NOR flash EEPROM in which a hydrofluoric acid resistant insulating film is provided on an element isolation region.

【図31】従来の問題点について説明するためのもの
で、素子分離領域上に耐弗酸性絶縁膜を設けたNOR型
フラッシュEEPROMの断面図。
FIG. 31 is a cross-sectional view of a NOR flash EEPROM provided with a hydrofluoric acid-resistant insulating film on an element isolation region for describing a conventional problem.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…メモリセルアレイ 11…ロウデコーダ 12…カラムセレクタ 13…トランジスタ 14…カラムデコーダ 15…読み出し/書き込みノード 16…ソースデコーダ 17、27…領域 20、100…シリコン基板 21、110…素子分離領域 22、120…活性領域 23、160…制御ゲート 24、140…浮遊ゲート 25…コンタクトホール 26…ビット線 28、190…耐弗酸性絶縁膜 29、130…ゲート絶縁膜 30、31…多結晶シリコン膜 32、150…浮遊ゲート・制御ゲート間絶縁膜 33…不純物拡散層 34、40…シリコン窒化膜 35…層間絶縁膜 36、42、43、44、45…シリコン酸化膜 37…チタン膜 38…タングステン膜 39…コンタクトプラグ 41…トレンチ 170、180…浮遊ゲート角部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Memory cell array 11 ... Row decoder 12 ... Column selector 13 ... Transistor 14 ... Column decoder 15 ... Read / write node 16 ... Source decoder 17, 27 ... Region 20, 100 ... Silicon substrate 21, 110 ... Element isolation region 22, 120 ... Active regions 23, 160 ... Control gates 24, 140 ... Floating gates 25 ... Contact holes 26 ... Bit lines 28, 190 ... Hydrofluoric acid-resistant insulating films 29, 130 ... Gate insulating films 30, 31 ... Polycrystalline silicon films 32, 150 ... an insulating film between a floating gate and a control gate 33 ... an impurity diffusion layer 34, 40 ... a silicon nitride film 35 ... an interlayer insulating film 36, 42, 43, 44, 45 ... a silicon oxide film 37 ... a titanium film 38 ... a tungsten film 39 ... a contact Plug 41: trench 170, 180: floating gate Part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F001 AA30 AA43 AB08 AD53 AD60 AF25 AG03 AG07 AG28 AG29 5F083 EP05 EP23 EP54 EP55 EP56 EP76 EP77 ER22 GA24 GA28 JA04 JA39 JA56 MA06 MA20 NA01 PR05 PR29 PR40 5F101 BA12 BB05 BD34 BD35 BF09 BH05 BH13 BH15 BH19  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5F001 AA30 AA43 AB08 AD53 AD60 AF25 AG03 AG07 AG28 AG29 5F083 EP05 EP23 EP54 EP55 EP56 EP76 EP77 ER22 GA24 GA28 JA04 JA39 JA56 MA06 MA20 NA01 PR05 PR29 PR40 5F101 BA12 BB05 BD34 BD35 BF09 B BH13 BH15 BH19

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板に設けられた素子分離領域
と、 前記素子分離領域の上面の全面に設けられた耐弗酸性絶
縁膜と、 隣接する前記素子分離領域間の活性領域上に設けられた
第1のゲート絶縁膜と、 前記第1のゲート絶縁膜上に設けられた第1の導電膜及
び該第1の導電膜上に設けられた第2の導電膜とを備え
る第1のゲート電極と、 前記第1のゲート電極上に設けられた第2のゲート絶縁
膜と、 前記第2のゲート絶縁膜上に設けられ、前記第1のゲー
ト電極と少なくとも一部がオーバーラップする第2のゲ
ート電極と、 前記第1のゲート絶縁膜、前記第1のゲート電極、前記
第2のゲート絶縁膜、及び前記第2のゲート電極が積層
されて形成された積層ゲート構造を被覆する層間絶縁膜
とを具備し、 前記素子分離領域の上面は、前記第1の導電膜の上面よ
り低いことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
An element isolation region provided on a semiconductor substrate; a hydrofluoric acid-resistant insulating film provided on an entire upper surface of the element isolation region; and an active region provided between adjacent element isolation regions. A first gate electrode, comprising: a first gate insulating film; a first conductive film provided on the first gate insulating film; and a second conductive film provided on the first conductive film. A second gate insulating film provided on the first gate electrode; and a second gate insulating film provided on the second gate insulating film and at least partially overlapping the first gate electrode. A gate electrode; and an interlayer insulating film covering a stacked gate structure formed by stacking the first gate insulating film, the first gate electrode, the second gate insulating film, and the second gate electrode. Wherein the upper surface of the element isolation region is The nonvolatile semiconductor memory device, wherein the lower than the upper surface of the first conductive film.
【請求項2】 半導体基板上に第1のゲート絶縁膜を形
成する工程と、 前記第1のゲート絶縁膜上に第1のゲート電極の一部を
構成する第1の導電膜を形成する工程と、 前記第1の導電膜、前記第1のゲート絶縁膜及び前記半
導体基板をエッチングしてトレンチを形成し、該トレン
チ内に絶縁膜を埋め込むことにより素子分離領域を形成
する工程と、 前記素子分離領域の上面の全面に、該素子分離領域に対
してセルフアラインに耐弗酸性絶縁膜を形成する工程
と、 前記第1の導電膜及び前記耐弗酸性絶縁膜上に第2の導
電膜を形成する工程と、 前記耐弗酸性絶縁膜上の少なくとも一部の前記第2の導
電膜を、該耐弗酸性絶縁膜に達するまで除去して第1の
ゲート電極を形成する工程と、 前記第1のゲート電極上に第2のゲート絶縁膜を形成す
る工程と、 前記第2のゲート絶縁膜上に、前記第1のゲート電極と
少なくとも一部がオーバーラップする第2のゲート電極
を形成する工程と、 前記第1のゲート絶縁膜、前記第1のゲート電極、前記
第2のゲート絶縁膜、及び前記第2のゲート電極が積層
されて形成された積層ゲート構造を被覆するように層間
絶縁膜を形成する工程とを具備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。
2. A step of forming a first gate insulating film on a semiconductor substrate; and a step of forming a first conductive film forming a part of a first gate electrode on the first gate insulating film. Forming a trench by etching the first conductive film, the first gate insulating film, and the semiconductor substrate, and forming an element isolation region by embedding an insulating film in the trench; Forming a hydrofluoric acid-resistant insulating film on the entire upper surface of the isolation region in a self-aligned manner with respect to the element isolation region; and forming a second conductive film on the first conductive film and the hydrofluoric acid-resistant insulating film. Forming a first gate electrode by removing at least a portion of the second conductive film on the hydrofluoric acid-resistant insulating film until the second conductive film reaches the hydrofluoric acid-resistant insulating film; Forming a second gate insulating film on the first gate electrode Forming a second gate electrode at least partially overlapping the first gate electrode on the second gate insulating film; and forming the first gate insulating film and the first Forming an interlayer insulating film so as to cover the gate electrode, the second gate insulating film, and a stacked gate structure formed by stacking the second gate electrode. A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device.
【請求項3】 前記素子分離領域の上面の全面に、該素
子分離領域に対してセルフアラインに耐弗酸性絶縁膜を
形成する工程は、 前記素子分離領域の表面を、少なくとも前記第1の導電
膜の表面より低くなるようにエッチングする工程と、 前記素子分離領域及び前記第1の導電膜上に、前記耐弗
酸性絶縁膜を形成する工程と、 前記耐弗酸性絶縁膜上に第1のマスク材を形成する工程
と、 前記第1のマスク材を、前記第1の導電膜上の前記耐弗
酸性絶縁膜をストッパーにして除去する工程と、 前記第1の導電膜上の前記耐弗酸性絶縁膜を除去する工
程と、 前記耐弗酸性絶縁膜上の前記第1のマスク材を除去する
工程とを備えることを特徴とする請求項2記載の不揮発
性半導体記憶装置の製造方法。
3. The step of forming a hydrofluoric acid-resistant insulating film over the entire upper surface of the element isolation region in a self-aligned manner with respect to the element isolation region; A step of etching so as to be lower than a surface of the film; a step of forming the hydrofluoric acid-resistant insulating film on the element isolation region and the first conductive film; A step of forming a mask material; a step of removing the first mask material using the hydrofluoric acid-resistant insulating film on the first conductive film as a stopper; 3. The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 2, further comprising: a step of removing an acid insulating film; and a step of removing the first mask material on the hydrofluoric acid-resistant insulating film.
【請求項4】 前記素子分離領域の上面の全面に、該素
子分離領域に対してセルフアラインに耐弗酸性絶縁膜を
形成する工程は、 前記素子分離領域の表面を、少なくとも前記第1の導電
膜の表面より低くなるようにエッチングする工程と、 前記素子分離領域及び前記第1の導電膜上に、前記耐弗
酸性絶縁膜を形成する工程と、 前記耐弗酸性絶縁膜上に第1のマスク材を形成する工程
と、 前記第1のマスク材を、前記第1の導電膜をストッパー
にして除去する工程と、 前記耐弗酸性絶縁膜上の前記第1のマスク材を除去する
工程とを備えることを特徴とする請求項2記載の不揮発
性半導体記憶装置の製造方法。
4. The step of forming a hydrofluoric acid-resistant insulating film over the entire upper surface of the element isolation region in a self-aligned manner with respect to the element isolation region, comprising: A step of etching so as to be lower than a surface of the film; a step of forming the hydrofluoric acid-resistant insulating film on the element isolation region and the first conductive film; Forming a mask material; removing the first mask material using the first conductive film as a stopper; removing the first mask material on the hydrofluoric acid-resistant insulating film; 3. The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 2, comprising:
【請求項5】 前記第2の導電膜を形成する工程の前
に、前記第1の導電膜の表面を、弗酸を含有した処理液
により洗浄する工程を更に備えることを特徴とする請求
項2乃至4いずれか1項記載の不揮発性半導体記憶装置
の製造方法。
5. The method according to claim 1, further comprising, before the step of forming the second conductive film, a step of cleaning the surface of the first conductive film with a treatment solution containing hydrofluoric acid. 5. The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 2.
【請求項6】 前記第2のゲート絶縁膜を形成する工程
の前に、前記第2の導電膜の表面を、弗酸を含有した処
理液により洗浄する工程を更に備えることを特徴とする
請求項2乃至5いずれか1項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 1, further comprising, before the step of forming the second gate insulating film, a step of cleaning the surface of the second conductive film with a treatment solution containing hydrofluoric acid. Item 6. The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to any one of Items 2 to 5.
【請求項7】 前記耐弗酸性絶縁膜上の少なくとも一部
の前記第2の導電膜を、該耐弗酸性絶縁膜上に達するま
で除去して第1のゲート電極を形成する工程は、 前記第2の導電膜上に第2のマスク材を形成する工程
と、 前記第2のマスク材をリソグラフィ技術とエッチングに
よりパターニングする工程と、 前記第2のマスク材及び前記第2の導電膜上に第3のマ
スク材を形成する工程と、 前記第3のマスク材をエッチングして、前記第2のマス
ク材の側壁にのみ残存させる工程と、 前記第2、第3のマスク材を用いて前記第2の導電膜を
エッチングして、前記耐弗酸性絶縁膜上の該第2の導電
膜の少なくとも一部を該耐弗酸性絶縁膜に達するまで除
去する工程と、 弗酸を含有した処理液を用いて、前記第2、第3のマス
ク材を除去、及び前記第2の導電膜の表面を洗浄する工
程とを備えることを特徴とする請求項2乃至6いずれか
1項記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
7. The step of forming a first gate electrode by removing at least a part of the second conductive film on the hydrofluoric acid-resistant insulating film until the second conductive film reaches the surface of the hydrofluoric acid-resistant insulating film, A step of forming a second mask material on the second conductive film; a step of patterning the second mask material by lithography and etching; and a step of forming a pattern on the second mask material and the second conductive film. A step of forming a third mask material; a step of etching the third mask material so as to remain only on a side wall of the second mask material; and a process of using the second and third mask materials. Etching the second conductive film to remove at least a portion of the second conductive film on the hydrofluoric acid-resistant insulating film until reaching the hydrofluoric acid-resistant insulating film; and a treatment solution containing hydrofluoric acid. Removing the second and third mask materials by using 7. The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 2, further comprising a step of cleaning a surface of the second conductive film.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007129254A (en) * 2006-12-28 2007-05-24 Toshiba Corp Semiconductor device and its manufacturing method
US7795667B2 (en) * 2002-11-21 2010-09-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory preventing an electric short circuit between a word line and a semiconductor substrate, and manufacturing method for the semiconductor memory

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