JP2002222942A - Semiconductor device and manufacturing method therefor - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method therefor

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JP2002222942A
JP2002222942A JP2001017256A JP2001017256A JP2002222942A JP 2002222942 A JP2002222942 A JP 2002222942A JP 2001017256 A JP2001017256 A JP 2001017256A JP 2001017256 A JP2001017256 A JP 2001017256A JP 2002222942 A JP2002222942 A JP 2002222942A
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insulating film
forming
opening
film
mos transistor
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JP2001017256A
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Kazunori Oshima
一記 大嶋
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NEC Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the film taper of an insulating film in an element separating area with a simple method in the manufacturing process of a semiconductor device. SOLUTION: An element separation insulating film 3 is formed on the surface of a silicon substrate 1 by a silicon oxidized film of a first insulating material, and a silicon nitride film 10 of a second insulating material different in etching speed from the first insulating material is stuck to the whole face of a protection insulating film 4. The protection insulating film 4 is selectively etched, a protection insulating film opening 5 is formed and the gate insulating film 11 of a MOS transistor is formed in the protection insulating film opening 5. Then, the gate electrode 6 or the side wall insulating film 14 of the MOS transistor is formed on the gate insulating film 11.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置および
その製造方法に関し、特に、素子分離領域の絶縁膜の膜
べりを防止する構造とその形成方法に関する。
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 structure for preventing an insulating film in an element isolation region from being thinned and a method of forming the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】絶縁ゲート電界効果トランジスタ(MO
Sトランジスタという)等の半導体素子の構造の微細化
及び高密度化は依然として精力的に推し進められてい
る。微細化については、現在では〜0.20μm寸法で
形成される半導体素子が用いられ、この寸法を設計基準
にしたメモリデバイスあるいはロジックデバイス等の半
導体装置が実用化あるいは開発検討されてきている。
2. Description of the Related Art Insulated gate field effect transistors (MO)
The miniaturization and the densification of the structure of a semiconductor element such as an S transistor are still being vigorously promoted. For miniaturization, a semiconductor element having a size of up to 0.20 μm is currently used, and semiconductor devices such as a memory device or a logic device based on this size as a design standard have been put into practical use or studied for development.

【0003】このような微細化は、半導体装置の高集積
化、高速化等による高性能化あるいは多機能化にとって
最も効果的な手法であり、今後の半導体装置の製造にと
って必須となっている。そして、このような半導体素子
の微細化に伴い、半導体素子間を電気的に分離する素子
分離領域は、トレンチ(溝)に絶縁物が埋め込まれて形
成されるようになってきている。すなわち、STI(S
hallow Trench Isolation)が
用いられるようになってきた。
[0003] Such miniaturization is the most effective method for achieving high performance or multifunctionality due to high integration, high speed, etc. of a semiconductor device, and is indispensable for the manufacture of semiconductor devices in the future. With the miniaturization of such semiconductor elements, an element isolation region for electrically isolating the semiconductor elements has been formed by burying an insulator in a trench (groove). That is, STI (S
hallow Trench Isolation) has been used.

【0004】以下、図8を参照してトレンチ素子分離領
域に囲われたMOSトランジスタについて概略的に説明
する。図8(a)はMOSトランジスタの平面図であ
り、図8(b)は、図8(a)のX−Yでの断面図であ
る。
Hereinafter, a MOS transistor surrounded by a trench isolation region will be schematically described with reference to FIG. FIG. 8A is a plan view of the MOS transistor, and FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line XY of FIG. 8A.

【0005】図8(a)および図8(b)に示すよう
に、シリコン基板101表面の素子活性領域102をト
レンチ素子分離領域103で囲む。ここで、トレンチ素
子分離領域3にはシリコン酸化膜が埋め込まれる。そし
て、素子活性領域102の表面にゲート絶縁膜104を
酸窒化膜等で形成し、ゲート絶縁膜104上にゲート電
極105を形成する。
As shown in FIGS. 8A and 8B, a device active region 102 on the surface of a silicon substrate 101 is surrounded by a trench device isolation region 103. Here, a silicon oxide film is embedded in the trench isolation region 3. Then, a gate insulating film 104 is formed of an oxynitride film or the like on the surface of the element active region 102, and a gate electrode 105 is formed on the gate insulating film 104.

【0006】次に、ゲート電極105およびトレンチ素
子分離領域103に対して自己整合的(セルフアライ
ン)に、MOSトランジスタのソース・ドレイン拡散層
106,107を形成する。
Next, source / drain diffusion layers 106 and 107 of the MOS transistor are formed in a self-aligned manner (self-alignment) with the gate electrode 105 and the trench element isolation region 103.

【0007】上記のMOSトランジスタの製造工程で
は、トレンチ素子分離領域103を形成後の製造工程で
シリコン酸化膜のエッチング処理が多用される。例え
ば、ウェル層形成のために、イオン注入時に用いた素子
活性領域102表面上の緩衝用酸化膜をフッ酸溶液でエ
ッチング除去する工程がある。あるいは、LDD(Li
ghtly Doped Drain)構造のソース・
ドレイン拡散層を形成する場合に、ゲート電極の側壁に
サイドウォール絶縁膜を形成するためのシリコン酸化膜
のエッチバックがある。このエッチバックは反応性イオ
ンエッチ(RIE)によるドライエッチングで行う。
In the above-described manufacturing process of the MOS transistor, the etching process of the silicon oxide film is frequently used in the manufacturing process after the trench element isolation region 103 is formed. For example, there is a step of etching and removing a buffer oxide film on the surface of the element active region 102 used for ion implantation with a hydrofluoric acid solution in order to form a well layer. Alternatively, LDD (Li
Source of Glyly Doped Drain) structure
When forming a drain diffusion layer, there is an etch back of a silicon oxide film for forming a sidewall insulating film on a side wall of a gate electrode. This etch back is performed by dry etching using reactive ion etching (RIE).

【0008】上記のようなシリコン酸化膜のエッチング
処理で、トレンチ素子分離領域103を構成するシリコ
ン酸化膜に膜ベリが生じ、図8(b)に示すような凹部
108が形成される。あるいは、トレンチ素子分離領域
103を充填するシリコン酸化膜の表面が上記エッチン
グ処理工程でエッチング除去される。そして、トレンチ
素子分離領域103を充填するシリコン酸化膜の膜厚が
減少する。
In the above-described etching process of the silicon oxide film, the silicon oxide film forming the trench element isolation region 103 is subjected to film burrs, and a recess 108 is formed as shown in FIG. Alternatively, the surface of the silicon oxide film filling the trench element isolation region 103 is etched away in the above-described etching process. Then, the thickness of the silicon oxide film filling the trench element isolation region 103 decreases.

【0009】このような素子分離領域のシリコン酸化膜
の膜ベリは、上述したトレンチ素子分離法の場合に限ら
ず、周知技術であるLOCOS(Local Oxid
ation of Silicon)法系で形成する素
子分離領域の場合にも同様に生じるものである。
[0009] The film veri- fication of the silicon oxide film in such an element isolation region is not limited to the above-described trench element isolation method, but is a well-known technique such as LOCOS (Local Oxid).
This also occurs in the case of an element isolation region formed by the ation of silicon method.

【0010】上述した素子分離領域は半導体装置を構成
する半導体素子の間を絶縁分離するものであるが、近年
の半導体装置ではシステム機能を有するものが多く製造
されるようになってきている。その中で、フラッシュメ
モリーとロジックのようにメモリーとロジックを混載す
る半導体装置が生産されている。ここで、図9を参照し
てフラッシュメモリーを構成する浮遊ゲート型MOSト
ランジスタの領域とMOSトランジスタの領域とを素子
分離する場合を概略説明する。
[0010] The above-mentioned element isolation region is used to insulate and isolate semiconductor elements constituting a semiconductor device. In recent years, many semiconductor devices having a system function have been manufactured. Among them, a semiconductor device in which a memory and a logic are mixedly mounted, such as a flash memory and a logic, has been produced. Here, referring to FIG. 9, a case where the element of the floating gate type MOS transistor and the area of the MOS transistor constituting the flash memory are separated from each other will be schematically described.

【0011】図9に示すように、シリコン基板110表
面にPウェル層111をイオン注入と熱処理とで形成す
る。そして、Pウェル層111の表面の所定領域に素子
分離領域112,112a,112bを形成する。ここ
で、この素子分離領域112,112a,112bは上
述したトレンチ素子分離法あるいはLOCOS法で形成
される。
As shown in FIG. 9, a P-well layer 111 is formed on the surface of a silicon substrate 110 by ion implantation and heat treatment. Then, element isolation regions 112, 112a, and 112b are formed in predetermined regions on the surface of the P well layer 111. Here, the element isolation regions 112, 112a, 112b are formed by the trench element isolation method or the LOCOS method described above.

【0012】そして、MOSトランジスタの形成領域に
おいて、Pウェル層111表面にゲート絶縁膜113を
介してゲート電極114を形成する。さらに、ゲート電
極114、素子分離領域112,112aに対してセル
フアラインになるように、導電型がN型のソース・ドレ
イン拡散層115,115aを形成する。
Then, a gate electrode 114 is formed on the surface of the P-well layer 111 via a gate insulating film 113 in a region where the MOS transistor is to be formed. Further, N-type source / drain diffusion layers 115 and 115a are formed so as to be self-aligned with the gate electrode 114 and the element isolation regions 112 and 112a.

【0013】また、浮遊ゲート型MOSトランジスタの
形成領域においては、Pウェル層111表面にトンネル
酸化膜116を介して、積層する浮遊ゲート電極11
7、中間絶縁膜118、制御ゲート電極119を形成す
る。更に、素子分離領域112,112bと制御ゲート
電極119等に対してセルフアラインになるように導電
型がN型の拡散層120,120aを形成する。
In the formation region of the floating gate type MOS transistor, the floating gate electrode 11 is stacked on the surface of the P well layer 111 via the tunnel oxide film 116.
7. An intermediate insulating film 118 and a control gate electrode 119 are formed. Further, N-type diffusion layers 120 and 120a are formed so as to be self-aligned with the element isolation regions 112 and 112b and the control gate electrode 119 and the like.

【0014】図9に示すように、上述したMOSトラン
ジスタと浮遊ゲート型トランジスタとの間は素子分離領
域112で絶縁分離することになる。
As shown in FIG. 9, the MOS transistor and the floating gate type transistor are insulated and separated by the element isolation region 112.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、種々の半
導体装置の素子分離領域での上述した膜ベリについて詳
細に検討した。その結果、フラッシュメモリーを混載す
る半導体装置のように一部に比較的に高い電圧を使用す
る半導体装置では、上記の素子分離領域の絶縁膜の膜ベ
リが非常に厳しく影響することが判った。フラッシュメ
モリーセルを構成する図9に概説したような浮遊ゲート
型MOSトランジスタでは、浮遊ゲート電極から情報蓄
積電荷である電子を拡散層120に引き出す場合には、
拡散層120の10V程度の高い電圧を加える。この時
に、MOSトランジスタのソース・ドレイン拡散層11
5が接地電位にあると、素子分離領域112の下部を通
ってリーク電流が生じやすくなる。この場合には、素子
分離領域112の膜ベリの防止が必須になる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present inventors have studied in detail the above-mentioned film burrs in element isolation regions of various semiconductor devices. As a result, it has been found that in a semiconductor device that uses a relatively high voltage for a part thereof, such as a semiconductor device in which a flash memory is mixedly mounted, the above-described film verification of the insulating film in the element isolation region has a very severe influence. In the case of a floating gate type MOS transistor as shown in FIG. 9 which constitutes a flash memory cell, when electrons as information storage charges are extracted from the floating gate electrode to the diffusion layer 120,
A high voltage of about 10 V for the diffusion layer 120 is applied. At this time, the source / drain diffusion layer 11 of the MOS transistor
When 5 is at the ground potential, a leak current easily flows through the lower portion of the element isolation region 112. In this case, it is necessary to prevent the film from being separated from the element isolation region 112.

【0016】また、微細なMOSトランジスタで構成す
る半導体装置の場合には、トレンチ素子分離領域のシリ
コン酸化膜の膜ベリが次のような特有の問題を引き起こ
す。それは、MOSトランジスタのサブスレッショール
ド特性においてハンプ現象が生じ易くなることである。
これについて図10に基づいて説明する。図10は、M
OSトランジスタのソース−ドレイン電流とゲート電圧
の関係を示す。ここでは、いわゆるサブスレッショール
ド領域とチャネル生成状態(すなわちオン状態)の領域
とが示される。図中の異常な特性として破線で示すよう
に、サブスレッショールド領域において、正常なMOS
トランジスタの場合(実線で示される)よりソース−ド
レイン電流が増加するようになる。そして、この電流
は、MOSトランジスタが完全にオン状態になると正常
なMOSトランジスタの場合と同じになる。図10に示
すようなソース−ドレイン電流・ゲート電圧特性に現れ
る破線で示すようなコブをハンプという。
Further, in the case of a semiconductor device composed of fine MOS transistors, the following problems are peculiar to the silicon oxide film in the trench isolation region. That is, a hump phenomenon easily occurs in the sub-threshold characteristic of the MOS transistor.
This will be described with reference to FIG. FIG.
4 shows a relationship between a source-drain current and a gate voltage of an OS transistor. Here, a so-called sub-threshold region and a region in a channel generation state (that is, an ON state) are shown. As shown by the broken line as an abnormal characteristic in the figure, in the sub-threshold region, the normal MOS
The source-drain current will be higher than in the case of a transistor (shown by a solid line). This current becomes the same as that of a normal MOS transistor when the MOS transistor is completely turned on. The bump shown by the broken line in the source-drain current-gate voltage characteristics as shown in FIG. 10 is called hump.

【0017】このようなハンプ発生は、図8(b)で説
明した凹部108の形成が顕著になると現れてくる。こ
のようなハンプ現象が生じると、MOSトランジスタの
しきい値が設計値より小さくなる。また、MOSトラン
ジスタのゲート絶縁膜の信頼性が低下する。これらのた
めに不良の半導体装置が多発し歩留まりが低下するよう
になる。
The occurrence of such humps appears when the formation of the recess 108 described with reference to FIG. When such a hump phenomenon occurs, the threshold value of the MOS transistor becomes smaller than a design value. Further, the reliability of the gate insulating film of the MOS transistor decreases. For these reasons, defective semiconductor devices frequently occur, and the yield is reduced.

【0018】本発明の目的は、半導体装置の製造工程に
おいて、素子分離領域の絶縁膜の膜べりを簡便に防止で
きるようにすることにある。そして、本発明の他の目的
は、複数種のゲート絶縁膜を有するMOSトランジスタ
を簡便に形成する方法を提供することにある。
An object of the present invention is to make it possible to easily prevent the insulating film in the element isolation region from becoming thin in the manufacturing process of a semiconductor device. Another object of the present invention is to provide a method for easily forming a MOS transistor having a plurality of types of gate insulating films.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】このために本発明の半導
体装置では、半導体基板表面の素子分離領域が第1の絶
縁材料で構成され、前記半導体基板上の絶縁ゲート電界
効果トランジスタが前記素子分離領域で区画され、前記
第1の絶縁材料とはエッチング速度の異なる第2の絶縁
材料で構成された保護絶縁膜を介して前記素子分離領域
上に前記MOSトランジスタのゲート電極が配設されて
いる。前記保護絶縁膜は耐酸化性を有する。
For this purpose, in the semiconductor device of the present invention, the element isolation region on the surface of the semiconductor substrate is made of a first insulating material, and the insulated gate field effect transistor on the semiconductor substrate is provided with the element isolation region. A gate electrode of the MOS transistor is provided on the element isolation region via a protective insulating film made of a second insulating material having a different etching rate from the first insulating material, the area being partitioned by a region; . The protective insulating film has oxidation resistance.

【0020】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板表面に素子分離領域を第1の絶縁材料で形成した後
に前記第1の絶縁材料とはエッチング速度の異なる第2
の絶縁材料で構成される保護絶縁膜を全面に被着させる
工程と、前記半導体基板の所定の領域上の前記保護絶縁
膜を選択的にエッチングし開口部を形成する工程と、前
記開口部にMOSトランジスタのゲート絶縁膜を形成し
た後に前記ゲート絶縁膜上にMOSトランジスタのゲー
ト電極を形成する工程とを含む。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, after forming an element isolation region on a surface of a semiconductor substrate with a first insulating material, a second insulating material having a different etching rate from the first insulating material is used.
Depositing a protective insulating film made of an insulating material on the entire surface, selectively etching the protective insulating film on a predetermined region of the semiconductor substrate to form an opening, and forming the opening in the opening. Forming a gate electrode of the MOS transistor on the gate insulating film after forming the gate insulating film of the MOS transistor.

【0021】あるいは、本発明の半導体装置の製造方法
は、半導体基板表面に素子分離領域を第1の絶縁材料で
形成した後に前記第1の絶縁材料とはエッチング速度を
異にし且つ耐酸化性を有する第2の絶縁材料で保護絶縁
膜を全面に被着させる工程と、前記半導体基板の所定の
領域上の前記保護絶縁膜を選択的にエッチングし第1の
開口部と第2の開口部とを形成する工程と、前記保護絶
縁膜を酸化マスクにした熱酸化を通して前記第1の開口
部と第2の開口部の半導体基板表面に酸化膜を形成する
工程と、前記第1の開口部あるいは第2の開口部のうち
どちらかの開口部の酸化膜を選択的に除去する工程と、
前記保護絶縁膜を酸化マスクにした再度の熱酸化あるい
は酸窒化を行い前記第1の開口部と第2の開口部に互い
に異なるMOSトランジスタのゲート絶縁膜を形成する
工程と、前記開口部にMOSトランジスタのゲート絶縁
膜を形成した後に前記異なるゲート絶縁膜上にそれぞれ
MOSトランジスタのゲート電極を形成する工程とを含
む。
Alternatively, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, after an element isolation region is formed on a surface of a semiconductor substrate with a first insulating material, an etching rate is different from that of the first insulating material and oxidation resistance is reduced. Depositing a protective insulating film over the entire surface with a second insulating material, and selectively etching the protective insulating film on a predetermined region of the semiconductor substrate to form a first opening and a second opening. Forming an oxide film on the surface of the semiconductor substrate at the first opening and the second opening through thermal oxidation using the protective insulating film as an oxidation mask; and forming the first opening or Selectively removing the oxide film in one of the second openings;
Forming a gate insulating film of a different MOS transistor in the first opening and the second opening by performing thermal oxidation or oxynitriding again using the protective insulating film as an oxidation mask; Forming a gate electrode of a MOS transistor on each of the different gate insulating films after forming a gate insulating film of the transistor.

【0022】あるいは、本発明の半導体装置の製造方法
では、前記保護絶縁膜を全面に被着させた後であって前
記開口部を形成する前に、不純物のイオン注入とその熱
処理とでウェル層を半導体基板表面に形成する。
Alternatively, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, after the protective insulating film is deposited on the entire surface and before the opening is formed, the well layer is formed by ion implantation of impurities and heat treatment thereof. Is formed on the surface of the semiconductor substrate.

【0023】あるいは、本発明の半導体装置の製造方法
では、前記ゲート電極を形成した後、絶縁膜の堆積と前
記保護絶縁膜をエッチングマスクにした前記絶縁膜のエ
ッチバックとで前記ゲート電極の側壁にサイドウォール
絶縁膜を形成する。
Alternatively, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, after the gate electrode is formed, a sidewall of the gate electrode is formed by depositing an insulating film and etching back the insulating film using the protective insulating film as an etching mask. Next, a sidewall insulating film is formed.

【0024】あるいは、本発明の半導体装置の製造方法
では、前記サイドウォール絶縁膜を形成した後、不純物
のイオン注入とその熱処理とでMOSトランジスタのソ
ース・ドレイン拡散層を形成し、その後に前記保護絶縁
膜をエッチング除去する。
Alternatively, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, after forming the sidewall insulating film, a source / drain diffusion layer of a MOS transistor is formed by ion implantation of impurities and heat treatment thereof, and thereafter, the protection layer is formed. The insulating film is removed by etching.

【0025】ここで、前記第1の絶縁材料はシリコン酸
化物であり、前記第2の絶縁材料はシリコン窒化物であ
る。
Here, the first insulating material is silicon oxide, and the second insulating material is silicon nitride.

【0026】本発明であると、半導体装置の製造工程に
おいて、上述した保護絶縁膜は素子分離領域上を被覆し
エッチングから保護する。このために、素子分離領域の
絶縁膜の膜ベリが大幅に抑制されるようになる。また、
上記の保護絶縁膜を酸化あるいは酸窒化のマスクとする
ことで、複数種のゲート絶縁膜を有するMOSトランジ
スタが簡便に形成できるようになる。そして、半導体装
置の高集積化あるいは高密度化が促進される。
According to the present invention, in the process of manufacturing a semiconductor device, the above-mentioned protective insulating film covers the element isolation region and protects it from etching. For this reason, the film erosion of the insulating film in the element isolation region is greatly suppressed. Also,
By using the protective insulating film as a mask for oxidation or oxynitridation, a MOS transistor having a plurality of types of gate insulating films can be easily formed. Then, higher integration or higher density of the semiconductor device is promoted.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】次に、本発明の第1の実施の形態
を図1乃至図4に基づいて説明する。図1は、本発明の
構造の特徴を説明するための平面図である。図2乃至図
4は、本発明を説明するための半導体装置の製造工程順
の断面図である。ここで、図2乃至図4は、図1に記す
A−Bで切断したところの断面図である。
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a plan view for explaining the features of the structure of the present invention. 2 to 4 are cross-sectional views of a semiconductor device for illustrating the present invention in the order of manufacturing steps. Here, FIGS. 2 to 4 are cross-sectional views taken along the line AB shown in FIG.

【0028】図1に示すように、シリコン基板1の表面
部に、Nウェル層2が形成され素子活性領域を囲むよう
にして素子分離絶縁膜3が形成される。そして、シリコ
ン基板1の表面、素子分離絶縁膜3を被覆する保護絶縁
膜4が形成される。ここで、MOSトランジスタのチャ
ネル領域の保護絶縁膜4は除去され、保護絶縁膜開口5
が形成される。そして、保護絶縁膜開口5のシリコン基
板上に形成するゲート絶縁膜を介して、シリコン基板上
にゲート電極6が形成される。更に、素子分離絶縁膜3
およびゲート電極6に対してセルフアラインにソース・
ドレイン拡散層7が形成される。このようにしてMOS
トランジスタの基本構造が形成される。また、Nウェル
層2の所定の領域に抵抗拡散層8が形成され、Nウェル
抵抗領域が形成される。
As shown in FIG. 1, an N-well layer 2 is formed on the surface of a silicon substrate 1, and an element isolation insulating film 3 is formed so as to surround an element active region. Then, a protective insulating film 4 covering the surface of the silicon substrate 1 and the element isolation insulating film 3 is formed. Here, the protective insulating film 4 in the channel region of the MOS transistor is removed, and the protective insulating film opening 5 is formed.
Is formed. Then, a gate electrode 6 is formed on the silicon substrate via the gate insulating film formed on the silicon substrate in the protective insulating film opening 5. Further, the element isolation insulating film 3
Source and self-aligned with gate electrode 6
A drain diffusion layer 7 is formed. In this way MOS
The basic structure of the transistor is formed. Further, a resistance diffusion layer 8 is formed in a predetermined region of N well layer 2, and an N well resistance region is formed.

【0029】次に、上述した構造の製造方法について図
2乃至図4に基づいて説明する。図2(a)に示すよう
に、シリコン基板1の所定の領域にリン不純物のイオン
注入と熱処理とでNウェル層2を形成する。そして、ト
レンチ素子分離法あるいはLOCOS法で素子分離絶縁
膜3を第1の絶縁材料となるシリコン酸化膜で形成す
る。
Next, a method of manufacturing the above-described structure will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 2A, an N well layer 2 is formed in a predetermined region of the silicon substrate 1 by ion implantation of phosphorus impurities and heat treatment. Then, the element isolation insulating film 3 is formed of a silicon oxide film serving as a first insulating material by a trench element isolation method or a LOCOS method.

【0030】次に、化学気相成長(CVD)法で膜厚が
10nm程度のシリコン酸化膜9を全面に堆積させる。
更に、図2(b)に示すように、シリコン酸化膜9上に
積層して膜厚が20nm程度の第2の絶縁材料となるシ
リコン窒化膜10を形成する。この積層するシリコン酸
化膜9とシリコン窒化膜10とが上述した保護絶縁膜4
となる。
Next, a silicon oxide film 9 having a thickness of about 10 nm is deposited on the entire surface by a chemical vapor deposition (CVD) method.
Further, as shown in FIG. 2B, a silicon nitride film 10 serving as a second insulating material having a thickness of about 20 nm is formed on the silicon oxide film 9 by lamination. The silicon oxide film 9 and the silicon nitride film 10 to be laminated are formed by the protective insulating film
Becomes

【0031】上述したNウェル層2は、初めに素子分離
絶縁膜3およびシリコン酸化膜9を形成した後に、リン
不純物のイオン注入と熱処理とで形成してもよい。この
場合は、製造工程が短縮する。なお、ここではリン不純
物のイオンでは500keV以上の高エネルギーのイオ
ン注入法が用いられる。
The above-mentioned N-well layer 2 may be formed by ion-implanting phosphorus impurities and heat-treating after forming the element isolation insulating film 3 and the silicon oxide film 9 first. In this case, the manufacturing process is shortened. Here, a high-energy ion implantation method of 500 keV or more is used for phosphorus impurity ions.

【0032】次に、図2(c)に示すように、公知のフ
ォトリソグラフィ技術とドライエッチング技術とで、シ
リコン窒化膜10を選択的にエッチングし保護絶縁膜開
口5aを形成する。ここで、シリコン窒化膜10のRI
Eにおいて、反応ガスとしてNF3 とCOの混合ガスを
用いる。
Next, as shown in FIG. 2C, the silicon nitride film 10 is selectively etched by a known photolithography technique and a dry etching technique to form a protective insulating film opening 5a. Here, the RI of the silicon nitride film 10 is
In E, a mixed gas of NF 3 and CO is used as a reaction gas.

【0033】そして、図3(a)に示すように、希フッ
酸溶液でのウェットエッチングによりシリコン窒化膜1
0をエッチングマスクにしてシリコン酸化膜9を選択的
に除去し保護絶縁膜開口5を形成する。このシリコン酸
化膜9のウェットエッチング工程において、素子分離絶
縁膜3表面は全くエッチングされない。これは、シリコ
ン窒化膜10により完全に保護されているからである。
Then, as shown in FIG. 3A, the silicon nitride film 1 is wet-etched with a dilute hydrofluoric acid solution.
By using 0 as an etching mask, the silicon oxide film 9 is selectively removed to form a protective insulating film opening 5. In the wet etching process of the silicon oxide film 9, the surface of the element isolation insulating film 3 is not etched at all. This is because the silicon nitride film 10 is completely protected.

【0034】次に、図3(b)に示すように、保護絶縁
膜開口5部のNウェル層2表面にゲート絶縁膜11を形
成する。このゲート絶縁膜11は、膜厚5nm程度の酸
窒化膜で構成される。そして、図3(c)に示すよう
に、公知のフォトリソグラフィ技術とドライエッチング
技術とでポリサイド構造のゲート電極6を形成する。こ
こで、ゲート電極6のチャネル方向の寸法は0.3μm
程度であり、その上部にはエッチングマスクに用いたキ
ャップ酸化膜12が残存する。更に、ボロン不純物のイ
オン注入と熱処理とで浅い拡散層13を形成する。ここ
で、ボロンイオンの注入エネルギーは50keV程度に
する。
Next, as shown in FIG. 3B, a gate insulating film 11 is formed on the surface of the N well layer 2 at the opening 5 of the protective insulating film. This gate insulating film 11 is formed of an oxynitride film having a thickness of about 5 nm. Then, as shown in FIG. 3C, a gate electrode 6 having a polycide structure is formed by a known photolithography technique and a dry etching technique. Here, the dimension of the gate electrode 6 in the channel direction is 0.3 μm.
And the cap oxide film 12 used as the etching mask remains on the upper portion. Further, a shallow diffusion layer 13 is formed by ion implantation of boron impurities and heat treatment. Here, the implantation energy of boron ions is set to about 50 keV.

【0035】次に、CVD法で全面に膜厚300nm程
度シリコン酸化膜を堆積させ、このシリコン酸化膜に異
方性のドライエッチング(エッチバック)を施す。この
ようにして、図3(d)に示すように、ゲート電極6と
キャップ酸化膜12の側壁にサイドウォール絶縁膜14
を形成する。このエッチバック工程での反応ガスとして
は、C48 、O2 、Arの混合ガスを用いる。
Next, a silicon oxide film having a thickness of about 300 nm is deposited on the entire surface by the CVD method, and this silicon oxide film is subjected to anisotropic dry etching (etch back). Thus, as shown in FIG. 3D, the side wall insulating film 14 is formed on the side walls of the gate electrode 6 and the cap oxide film 12.
To form As a reaction gas in this etch-back step, a mixed gas of C 4 F 8 , O 2 , and Ar is used.

【0036】このサイドウォール絶縁膜14を形成する
ためのシリコン酸化膜のエッチバック工程において、素
子分離絶縁膜3の表面はシリコン窒化膜10により完全
に保護され、エッチングされることは皆無になる。
In the step of etching back the silicon oxide film for forming the side wall insulating film 14, the surface of the element isolation insulating film 3 is completely protected by the silicon nitride film 10 and is never etched.

【0037】次に、図4(a)に示すように、上述した
シリコン窒化膜10をウェットエッチングで除去する。
このエッチング工程では、ホット燐酸の化学薬液を用い
る。この化学薬液はシリコン酸化膜9はエッチングしな
い。このために、この工程でも素子分離絶縁膜3は全く
エッチングされない。
Next, as shown in FIG. 4A, the above-described silicon nitride film 10 is removed by wet etching.
In this etching step, a chemical chemical of hot phosphoric acid is used. This chemical solution does not etch the silicon oxide film 9. Therefore, even in this step, the element isolation insulating film 3 is not etched at all.

【0038】次に、図4(b)に示すように、高濃度の
ボロン不純物のイオン注入と熱処理とで、素子分離絶縁
膜3とゲート電極6に対してセルフアラインになるLD
D構造のソース・ドレイン拡散層7を形成する。
Next, as shown in FIG. 4B, the LD which becomes self-aligned with the element isolation insulating film 3 and the gate electrode 6 by ion implantation of high concentration boron impurity and heat treatment.
A source / drain diffusion layer 7 having a D structure is formed.

【0039】次に、図4(c)に示すように、高濃度の
ヒ素あるいはリン不純物のイオン注入と熱処理とで、N
ウェル層2の表面に、素子分離絶縁膜3に対してセルフ
アラインとなる抵抗拡散層8を形成する。以後。MOS
トランジスタあるいは抵抗素子の電極が形成されるが、
その説明は省略する。
Next, as shown in FIG. 4C, ion implantation of high concentration arsenic or phosphorus impurities and heat treatment
On the surface of the well layer 2, a resistance diffusion layer 8 which is self-aligned with the element isolation insulating film 3 is formed. Since then. MOS
The electrodes of the transistor or resistor are formed,
The description is omitted.

【0040】上述したように、本発明では、保護絶縁膜
4を形成し、MOSトランジスタのチャネル領域に保護
絶縁膜開口5を形成することで、半導体装置の製造工程
における素子分離絶縁膜のエッチングによる膜ベリは大
幅に低減するようになる。
As described above, in the present invention, by forming the protective insulating film 4 and forming the protective insulating film opening 5 in the channel region of the MOS transistor, the element isolation insulating film is etched in the semiconductor device manufacturing process. The film burring is greatly reduced.

【0041】ここで、図1に示す構造では、保護絶縁膜
開口5は、素子活性領域の内部に設けられている。この
ために、MOSトランジスタのゲート電極6下には、ゲ
ート絶縁膜11と保護絶縁膜4とが存在するようにな
る。そこで、図1に示す構造では、素子活性領域の保護
絶縁膜4下がチャネル領域にならないように、ゲート絶
縁膜11よりも実効膜厚を厚くする必要がある。
Here, in the structure shown in FIG. 1, the protective insulating film opening 5 is provided inside the element active region. Therefore, the gate insulating film 11 and the protective insulating film 4 exist below the gate electrode 6 of the MOS transistor. Therefore, in the structure shown in FIG. 1, the effective film thickness needs to be larger than that of the gate insulating film 11 so that the channel region is not formed under the protective insulating film 4 in the element active region.

【0042】また、この保護絶縁膜4下がチャネル領域
にならないようにする方法としては、図5に示す構造が
考えられる。この構造について以下に説明する。ここ
で、図1と異なるところを主に説明する。この場合に
は、図5に示すように保護絶縁膜開口15は、素子活性
領域16からはみ出て素子分離絶縁膜3に跨るように形
成される。このために、MOSトランジスタのチャネル
領域にはゲート絶縁膜が一様に形成され、保護絶縁膜4
は全く形成されない。
As a method for preventing the area under the protective insulating film 4 from becoming a channel region, a structure shown in FIG. 5 can be considered. This structure will be described below. Here, differences from FIG. 1 will be mainly described. In this case, as shown in FIG. 5, the protective insulating film opening 15 is formed so as to protrude from the element active region 16 and straddle the element isolation insulating film 3. For this purpose, a gate insulating film is formed uniformly in the channel region of the MOS transistor, and the protective insulating film 4 is formed.
Are not formed at all.

【0043】次に、本発明の第2の実施の形態を図6と
図7に基づいて説明する。図6と図7は、MOSトラン
ジスタの製造工程順の略断面図である。第2の実施の形
態の特徴は、本発明を用いて膜厚の異なるゲート絶縁膜
を有するMOSトランジスタを形成するところにある。
ここで、図1乃至図5と同じものは同一符号で示され
る。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7 are schematic sectional views in the order of the manufacturing steps of the MOS transistor. The feature of the second embodiment resides in that a MOS transistor having gate insulating films having different thicknesses is formed by using the present invention.
Here, the same components as those in FIGS. 1 to 5 are denoted by the same reference numerals.

【0044】図6(a)に示すように、シリコン基板1
表面に選択的に、トレンチ素子分離法あるいはLOCO
S法で素子分離絶縁膜3をシリコン酸化膜で形成する。
次に、シリコン基板1表面の熱酸化で、膜厚が5nm程
度の熱酸化膜17を形成する。更に、熱酸化膜17上に
積層して膜厚が20nm程度のシリコン窒化膜10を形
成する。この積層する熱酸化膜17とシリコン窒化膜1
0とが上述した保護絶縁膜4である。
As shown in FIG. 6A, the silicon substrate 1
Selectively use trench isolation or LOCO
The element isolation insulating film 3 is formed of a silicon oxide film by the S method.
Next, a thermal oxide film 17 having a thickness of about 5 nm is formed by thermal oxidation of the surface of the silicon substrate 1. Further, a silicon nitride film 10 having a thickness of about 20 nm is formed on the thermal oxide film 17 by lamination. The laminated thermal oxide film 17 and silicon nitride film 1
0 is the protective insulating film 4 described above.

【0045】次に、図6(a)に示すように、公知のフ
ォトリソグラフィ技術とドライエッチング技術とで、シ
リコン窒化膜10を選択的にエッチングし保護絶縁膜開
口5aを形成する。ここで、シリコン窒化膜10のRI
Eにおいて、反応ガスとしてNF3 とCOの混合ガスを
用いる。
Next, as shown in FIG. 6A, the silicon nitride film 10 is selectively etched by a known photolithography technique and a dry etching technique to form a protective insulating film opening 5a. Here, the RI of the silicon nitride film 10 is
In E, a mixed gas of NF 3 and CO is used as a reaction gas.

【0046】次に、図6(b)に示すように、所定の領
域の熱酸化膜17を覆うようにレジストマスク18を形
成する。そして、希フッ酸溶液でのウェットエッチング
により熱酸化膜17を選択的に除去し保護絶縁膜開口5
を形成する。このシリコン酸化膜9のウェットエッチン
グ工程において、素子分離絶縁膜3表面は全くエッチン
グされない。これは、シリコン窒化膜10により完全に
保護されているからである。
Next, as shown in FIG. 6B, a resist mask 18 is formed so as to cover the thermal oxide film 17 in a predetermined region. Then, the thermal oxide film 17 is selectively removed by wet etching with a diluted hydrofluoric acid solution to remove the protective insulating film opening 5.
To form In the wet etching process of the silicon oxide film 9, the surface of the element isolation insulating film 3 is not etched at all. This is because the silicon nitride film 10 is completely protected.

【0047】次に、レジストマスク18を公知の方法で
除去し、更に洗浄して、シリコン基板1に熱酸化処理あ
るいは酸窒化処理を施す。このようにして、図7(a)
に示すように、保護絶縁膜開口5部に膜厚が5nm程度
の第1ゲート絶縁膜19を形成すると同時に、図6
(b)で説明したレジストマスク18下の熱酸化膜17
を厚くして、第2ゲート絶縁膜20を形成する。ここ
で、第2ゲート絶縁膜の膜厚は10nmである。この熱
酸化処理あるいは酸窒化処理の工程で、シリコン窒化膜
10は、シリコン窒化膜10下のシリコン基板1表面の
酸化を完全に防ぐ機能を有する。
Next, the resist mask 18 is removed by a known method, and further cleaned, and the silicon substrate 1 is subjected to a thermal oxidation treatment or an oxynitridation treatment. In this way, FIG.
As shown in FIG. 6, a first gate insulating film 19 having a thickness of about 5 nm is formed in the protective insulating film opening 5 at the same time as FIG.
Thermal oxide film 17 under resist mask 18 described in (b)
To form a second gate insulating film 20. Here, the thickness of the second gate insulating film is 10 nm. In the thermal oxidation process or the oxynitridation process, the silicon nitride film 10 has a function of completely preventing the surface of the silicon substrate 1 under the silicon nitride film 10 from being oxidized.

【0048】そして、図7(b)に示すように、公知の
フォトリソグラフィ技術とドライエッチング技術とでポ
リサイド構造のゲート電極6,6aを形成する。ここ
で、ゲート電極6,6aのチャネル方向の寸法は0.3
μm程度である。このようにして、ゲート電極6下に膜
厚の薄い第1ゲート絶縁膜、ゲート電極6a下に膜厚の
厚い第2ゲート絶縁膜20を有するMOSトランジスタ
が形成できる。
Then, as shown in FIG. 7B, gate electrodes 6 and 6a having a polycide structure are formed by a known photolithography technique and a dry etching technique. Here, the dimension of the gate electrodes 6 and 6a in the channel direction is 0.3
It is about μm. In this manner, a MOS transistor having the thin first gate insulating film below the gate electrode 6 and the thick second gate insulating film 20 below the gate electrode 6a can be formed.

【0049】以下の工程で、第1の実施の形態で説明し
たように、ゲート電極6,6aの側壁にサイドウォール
絶縁膜を形成し、更にMOSトランジスタのソース・ド
レイン拡散層を形成する。ここで、ソース・ドレイン拡
散層を形成するためのイオン注入ではヒ素あるいはリン
不純物を用いる。以後。MOSトランジスタの電極が形
成されるが、その説明は省略する。
In the following steps, as described in the first embodiment, a side wall insulating film is formed on the side walls of the gate electrodes 6, 6a, and further, a source / drain diffusion layer of a MOS transistor is formed. Here, arsenic or phosphorus impurities are used for ion implantation for forming the source / drain diffusion layers. Since then. Although an electrode of the MOS transistor is formed, the description is omitted.

【0050】この実施の形態では、2種類のゲート絶縁
膜を有するMOSトランジスタを簡便に形成できる。そ
して、第1の実施の形態で説明したのと同様に、素子分
離絶縁膜の膜ベリを大幅に低減できる。
In this embodiment, a MOS transistor having two types of gate insulating films can be easily formed. Then, similarly to the first embodiment, it is possible to greatly reduce the amount of the film isolation of the element isolation insulating film.

【0051】第1の実施の形態ではPチャネル型MOS
トランジスタを形成する場合を説明した。また、第2の
実施の形態ではNチャネル型MOSトランジスタを形成
する場合について説明した。本発明は、第1の実施の形
態でNチャネル型MOSトランジスタを形成する場合で
も同様に適用できる。そして、本発明は、第2の実施の
形態でPチャネル型MOSトランジスタを形成する場合
でも同様に適用できるものである。
In the first embodiment, a P-channel type MOS
The case where a transistor is formed has been described. In the second embodiment, the case where an N-channel MOS transistor is formed has been described. The present invention can be similarly applied to the case where an N-channel MOS transistor is formed in the first embodiment. The present invention can be similarly applied to the case where a P-channel MOS transistor is formed in the second embodiment.

【0052】また、本発明の実施の形態では、保護絶縁
膜をシリコン窒化膜/シリコン酸化膜の積層膜で形成し
ているが、これに限定されるものではない。シリコン窒
化膜の代わりにアルミナ膜あるいはシリコン酸化膜とは
異種の絶縁膜を用いても同様の効果が生じる。
Further, in the embodiment of the present invention, the protective insulating film is formed by a laminated film of a silicon nitride film / silicon oxide film, but is not limited to this. The same effect can be obtained by using an insulating film different from the alumina film or the silicon oxide film instead of the silicon nitride film.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上に説明したように本発明の主要部で
は、半導体基板表面に素子分離領域を形成後に、前記素
子分離領域を構成する絶縁材料とは異種の絶縁材料で構
成される保護絶縁膜を全面に被覆させる。そして、半導
体装置を構成するMOSトランジスタの製造工程におい
て、上記保護絶縁膜は素子分離領域上を被覆しエッチン
グから保護する。
As described above, in the main part of the present invention, after forming an element isolation region on the surface of a semiconductor substrate, a protective insulating material composed of an insulating material different from the insulating material forming the element isolation region is used. The membrane is coated over the entire surface. Then, in the manufacturing process of the MOS transistor constituting the semiconductor device, the above-mentioned protective insulating film covers the element isolation region and protects it from etching.

【0054】このようにして、素子分離領域の絶縁膜の
膜ベリが大幅に抑制されるようになる。また、上記の保
護絶縁膜を酸化あるいは酸窒化のマスクとすることで、
複数種のゲート絶縁膜を有するMOSトランジスタが簡
便に形成できるようになる。そして、半導体装置の高集
積化あるいは高密度化が促進される。
In this way, the film erosion of the insulating film in the element isolation region is greatly suppressed. Further, by using the protective insulating film as a mask for oxidation or oxynitridation,
A MOS transistor having a plurality of types of gate insulating films can be easily formed. Then, higher integration or higher density of the semiconductor device is promoted.

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

【図1】本発明を説明するためのMOSトランジスタ領
域の平面図である。
FIG. 1 is a plan view of a MOS transistor region for explaining the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態を説明するための半
導体装置の製造工程順の断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps.

【図3】上記工程の続きを説明するための半導体装置の
製造工程順の断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a semiconductor device for illustrating a continuation of the above process, in the order of the manufacturing process.

【図4】上記工程の続きを説明するための半導体装置の
製造工程順の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a semiconductor device for illustrating a continuation of the above process in the order of the manufacturing process.

【図5】本発明を説明するためのMOSトランジスタ領
域の平面図である。
FIG. 5 is a plan view of a MOS transistor region for describing the present invention.

【図6】本発明の第2の実施の形態を説明するための半
導体装置の製造工程順の断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps.

【図7】上記工程の続きを説明するための半導体装置の
製造工程順の断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the continuation of the above process in the order of the manufacturing process of the semiconductor device.

【図8】従来の技術を説明するためのトレンチ素子分離
領域を有するMOSトランジスタの平面図と断面図であ
る。
FIG. 8 is a plan view and a cross-sectional view of a MOS transistor having a trench element isolation region for explaining a conventional technique.

【図9】従来の技術での半導体素子間における素子分離
を説明する半導体装置の断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a semiconductor device illustrating element isolation between semiconductor elements in a conventional technique.

【図10】従来の技術の課題を説明するMOSトランジ
スタ特性を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing MOS transistor characteristics for explaining a problem of the conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2 Nウェル層 3 素子分離絶縁膜 4 保護絶縁膜 5,5a,15 保護絶縁膜開口 6,6a ゲート電極 7 ソース・ドレイン拡散層 8 抵抗拡散層 9 シリコン酸化膜 10 シリコン窒化膜 11 ゲート絶縁膜 12 キャップ酸化膜 13 浅い拡散層 14 サイドウォール絶縁膜 16 素子活性領域 17 熱酸化膜 18 レジストマスク 19 第1ゲート絶縁膜 20 第2ゲート絶縁膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 2 N well layer 3 Element isolation insulating film 4 Protective insulating film 5, 5a, 15 Protective insulating film opening 6, 6a Gate electrode 7 Source / drain diffusion layer 8 Resistance diffusion layer 9 Silicon oxide film 10 Silicon nitride film 11 Gate Insulating film 12 Cap oxide film 13 Shallow diffusion layer 14 Side wall insulating film 16 Element active region 17 Thermal oxide film 18 Resist mask 19 First gate insulating film 20 Second gate insulating film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 27/088 H01L 21/94 A 5F083 27/08 331 27/08 102C 5F101 21/8247 27/10 434 27/115 29/78 371 27/10 481 29/788 29/792 Fターム(参考) 4M108 AA05 AB05 AB27 AC55 AD13 5F001 AA01 AA25 AB08 AD17 AD60 AD61 AD62 AG03 AG07 AG10 AG28 AG40 5F032 AA14 AA34 AA44 BB06 CA03 CA17 DA02 DA28 5F040 DA00 DB01 DB10 EA08 EC01 EC07 EC13 ED03 EF02 EK01 EK05 FA05 FA16 FB02 FC21 FC22 5F048 AA04 AA07 AB01 AC01 AC03 AC10 BA01 BB05 BB08 BB16 BC06 BE03 BG12 BG14 DA25 5F083 EP02 EP23 ER22 JA05 JA35 JA53 NA01 NA02 PR03 PR05 PR29 PR44 PR54 PR57 ZA06 ZA07 5F101 BA01 BA07 BB05 BD07 BD35 BD36 BD37 BH05 BH13 BH14 BH19 BH21 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 27/088 H01L 21/94 A 5F083 27/08 331 27/08 102C 5F101 21/8247 27/10 434 27 / 115 29/78 371 27/10 481 29/788 29/792 F term (reference) 4M108 AA05 AB05 AB27 AC55 AD13 5F001 AA01 AA25 AB08 AD17 AD60 AD61 AD62 AG03 AG07 AG10 AG28 AG40 5F032 AA14 AA34 AA44 BB06 CA03 CA17 DA02 DA28 5F040 DA00 DB01 DB10 EA08 EC01 EC07 EC13 ED03 EF02 EK01 EK05 FA05 FA16 FB02 FC21 FC22 5F048 AA04 AA07 AB01 AC01 AC03 AC10 BA01 BB05 BB08 BB16 BC06 BE03 BG12 BG14 DA25 5F083 EP02 EP23 ER22 JA05 PR03A07 PR05 PR05 BA01 BA07 BB05 BD07 BD35 BD36 BD37 BH05 BH13 BH14 BH19 BH21

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板表面の素子分離領域が第1の
絶縁材料で構成され、前記半導体基板上の絶縁ゲート電
界効果トランジスタ(以下、MOSトランジスタとい
う)が前記素子分離領域で区画され、前記第1の絶縁材
料とはエッチング速度の異なる第2の絶縁材料で構成さ
れた保護絶縁膜を介して前記素子分離領域上に前記MO
Sトランジスタのゲート電極が配設されていることを特
徴とする半導体装置。
An element isolation region on a surface of a semiconductor substrate is made of a first insulating material, and an insulated gate field effect transistor (hereinafter, referred to as a MOS transistor) on the semiconductor substrate is partitioned by the element isolation region. The MO is formed on the element isolation region via a protective insulating film made of a second insulating material having a different etching rate from that of the first insulating material.
A semiconductor device, wherein a gate electrode of an S transistor is provided.
【請求項2】 前記保護絶縁膜は耐酸化性を有すること
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 protective insulating film has oxidation resistance.
【請求項3】 半導体基板表面に素子分離領域を第1の
絶縁材料で形成した後に前記第1の絶縁材料とはエッチ
ング速度の異なる第2の絶縁材料で構成される保護絶縁
膜を全面に被着させる工程と、前記半導体基板の所定の
領域上の前記保護絶縁膜を選択的にエッチングし開口部
を形成する工程と、前記開口部にMOSトランジスタの
ゲート絶縁膜を形成した後に前記ゲート絶縁膜上にMO
Sトランジスタのゲート電極を形成する工程と、を含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. After forming an element isolation region on a semiconductor substrate surface with a first insulating material, a protective insulating film made of a second insulating material having a different etching rate from that of the first insulating material is coated on the entire surface. Depositing, selectively etching the protective insulating film on a predetermined region of the semiconductor substrate to form an opening, and forming the gate insulating film of a MOS transistor in the opening after the gate insulating film. MO on
Forming a gate electrode of an S-transistor.
【請求項4】 半導体基板表面に素子分離領域を第1の
絶縁材料で形成した後に前記第1の絶縁材料とはエッチ
ング速度を異にし且つ耐酸化性を有する第2の絶縁材料
で保護絶縁膜を全面に被着させる工程と、前記半導体基
板の所定の領域上の前記保護絶縁膜を選択的にエッチン
グし第1の開口部と第2の開口部とを形成する工程と、
前記保護絶縁膜を酸化マスクにした熱酸化を通して前記
第1の開口部と第2の開口部の半導体基板表面に酸化膜
を形成する工程と、前記第1の開口部あるいは第2の開
口部のうちどちらかの開口部の酸化膜を選択的に除去す
る工程と、前記保護絶縁膜を酸化マスクにした再度の熱
酸化あるいは酸窒化を行い前記第1の開口部と第2の開
口部に互いに異なるMOSトランジスタのゲート絶縁膜
を形成する工程と、前記開口部にMOSトランジスタの
ゲート絶縁膜を形成した後に前記異なるゲート絶縁膜上
にそれぞれMOSトランジスタのゲート電極を形成する
工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
4. A protective insulating film made of a second insulating material having an etching rate different from that of the first insulating material and having oxidation resistance after forming an element isolation region on the surface of the semiconductor substrate with the first insulating material. Forming a first opening and a second opening by selectively etching the protective insulating film on a predetermined region of the semiconductor substrate;
Forming an oxide film on the surface of the semiconductor substrate at the first opening and the second opening through thermal oxidation using the protective insulating film as an oxidation mask; and forming an oxide film on the first opening or the second opening. A step of selectively removing the oxide film in one of the openings, and another thermal oxidation or oxynitridation using the protective insulating film as an oxidation mask to form the first opening and the second opening together. Forming a gate insulating film of a different MOS transistor, and forming a gate electrode of the MOS transistor on the different gate insulating film after forming the gate insulating film of the MOS transistor in the opening. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項5】 前記保護絶縁膜を全面に被着させた後で
あって前記開口部を形成する前に、不純物のイオン注入
とその熱処理とでウェル層を半導体基板表面に形成する
ことを特徴とする請求項3または請求項4記載の半導体
装置の製造方法。
5. A well layer is formed on the surface of the semiconductor substrate by ion implantation of impurities and heat treatment thereof after the protective insulating film is deposited on the entire surface and before the opening is formed. 5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein
【請求項6】 前記ゲート電極を形成した後、絶縁膜の
堆積と前記保護絶縁膜をエッチングマスクにした前記絶
縁膜のエッチバックとで前記ゲート電極の側壁にサイド
ウォール絶縁膜を形成することを特徴とする請求項3、
請求項4または請求項5記載の半導体装置の製造方法。
6. After forming the gate electrode, forming a sidewall insulating film on a side wall of the gate electrode by depositing an insulating film and etching back the insulating film using the protective insulating film as an etching mask. Claim 3, characterized in that:
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4.
【請求項7】 前記サイドウォール絶縁膜を形成した
後、不純物のイオン注入とその熱処理とでMOSトラン
ジスタのソース・ドレイン拡散層を形成し、その後に前
記保護絶縁膜をエッチング除去することを特徴とする請
求項6記載の半導体装置の製造方法。
7. The method according to claim 7, wherein after forming the sidewall insulating film, a source / drain diffusion layer of a MOS transistor is formed by ion implantation of impurities and heat treatment thereof, and thereafter, the protective insulating film is removed by etching. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6.
【請求項8】 前記第1の絶縁材料がシリコン酸化物で
あり、前記第2の絶縁材料がシリコン窒化物であること
を特徴とする請求項3から請求項7のうち1つの請求項
に記載の半導体装置の製造方法。
8. The method according to claim 3, wherein the first insulating material is silicon oxide, and the second insulating material is silicon nitride. Of manufacturing a semiconductor device.
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