JP2005332885A - 不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 素子分離絶縁膜30が、第1素子分離絶縁膜31と第2素子分離絶縁膜32の2つにより形成される。第1素子分離絶縁膜31は、素子分離溝13が平坦に埋まらず、窪み部31vが形成されるような厚さで、減圧CVD法によって全面堆積される。第2素子分離絶縁膜32としてのポリシラザン膜が窪み部31vを埋めるように全面塗布され、熱酸化により緻密化される。第1素子分離絶縁膜31と第2素子分離絶縁膜32は、CMP法により平坦化された後、第2素子分離絶縁膜32のエッチングレートの方が第1素子分離絶縁膜のそれよりも高いエッチング条件でエッチングされる。
【選択図】 図2A
Description
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、素子分離絶縁膜の上部に形成される凹部を容易且つ確実に形成し、フローティングゲートの容量結合を効果的に防止することを目的とするものである。
図1はこの発明の第1の実施の形態によるNAND型EEPROMのセルアレイのレイアウトであり、図2A、図2Bはそれぞれ図1のA−A、B−B断面図である。
まず、図3に示すように、シリコン基板11上に第1ゲート絶縁膜21として、10nmのシリコン酸化膜を形成し、この上にフローティングゲート22aの材料膜として、減圧CVD法(Low Pressure Chemical Vapor Deposition method)によって厚さ160nm程度のポリシリコン膜22を堆積し、更にCMP(chemical mechanical polishing )プロセスにおけるストッパ膜として、減圧CVD法によって、厚さ90nm程度のシリコン窒化膜27を形成する。続いて、シリコン窒化膜27上に、フォトリソグラフィ技術を用いて、フォトレジストパターン28を形成する。
そして、図8に示すように、150℃の燐酸処理により、シリコン窒化膜27を除去し、ポリシリコン膜22の上面を露出させる。
その後、図9に示すように、第1素子分離絶縁膜31及び第2素子分離絶縁膜32の一部をエッチングによって除去して、ポリシリコン膜22間に凹部35を形成する。エッチングには、第2素子分離絶縁膜32を構成するポリシラザンのエッチングレートの方が、第1素子分離絶縁膜31を構成するシリコン酸化膜のエッチングレートよりも高い選択エッチングを用いる。この実施の形態では、バッファフッ酸(フッ酸とフッ化アンモニウムの混合液)を用いてエッチングを行なう。バッファフッ酸を用いることで、シリコン酸化膜のエッチングレートに対するポリシラザンのエッチングレートの比(選択比)を高くすることができる。バッファフッ酸の代わりにフッ酸蒸気を用いてもよい。
このように、延伸部31eの上端が、第2素子分離絶縁膜32の上面32aよりも高い位置とされることにより、フローティングゲート22a間の容量結合が抑制されると共に、コントロールゲート26と半導体基板11との間の耐圧を高く保つことができる。
次に、本発明の第2の実施の形態を図面を参照して説明する。
この実施の形態のNAND型EEPROMのセルアレイのレイアウトは、図1に示すものと同様であるが、A−A、B−B断面図が、図15A及び図15Bに示すような形状とされている。第1の実施の形態では、フローティングゲート22aと、第1ゲート絶縁膜21と、素子分離溝13との側面が互いに整合していたが、この実施の形態では、これらの側面は整合していない。しかし、素子分離絶縁膜31の延伸部31e、及び素子分離絶縁膜32の上面32aの位置関係は、第1の実施の形態と同様にすることができる。
まず、図16に示すように、シリコン基板11上に、バッファ酸化膜として、熱酸化法によって厚さ10nm程度のシリコン酸化膜50を形成し、この上にCMPプロセスにおけるストッパ膜として、減圧CVD法によって厚さ90nm程度のシリコン窒化膜51を堆積する。続いて、シリコン窒化膜51上に、フォトリソグラフィ技術を用いて、フォトレジストパターン52を形成する。
また、上記の実施の形態では、第1素子分離絶縁膜31としてCVD法による絶縁膜を用い、第2素子分離絶縁膜32としてポリシラザンを塗布して緻密化した膜を用いていた。しかしこれは一例に過ぎず、第2素子分離絶縁膜32のエッチングレートが、第1の素子分離絶縁膜31のそれより高くされていれば、他の様々な材料を膜31及び32の材料として選択することが可能である。
また、本発明は、1メモリセルが1ビットのデータを記憶する不揮発性半導体記憶装置だけでなく、1メモリセルが複数ビットデータを記憶する不揮発性半導体記憶装置にも適用可能であることはいうまでもない。
Claims (5)
- 素子分離溝によって区画された素子形成領域を有する半導体基板と、
前記素子形成領域上に形成された第1ゲート絶縁膜と、
前記第1ゲート絶縁膜上に形成されたフローティングゲートと、
前記素子分離溝内に形成されその上部に凹部を有する第1素子分離絶縁膜と、
前記凹部内に形成された第2素子分離絶縁膜と、
前記フローティングゲートの表面、前記第1素子分離絶縁膜及び前記第2素子分離絶縁膜の上部に形成された第2ゲート絶縁膜と、
前記第2ゲート絶縁膜を介して前記フローティングゲートの上部及び前記第1及び第2素子分離絶縁膜の上部に形成されたコントロールゲートと
を備え、
前記第1素子分離絶縁膜の両端の最上部が、前記第2素子分離絶縁膜の両端の最上部よりも高い位置に存在するように構成された
ことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 - 前記第2素子分離絶縁膜の最上部は、前記フローティングゲートの下面より高い位置に存在するように構成された
ことを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。 - 前記第1素子分離絶縁膜の最上部は、前記フローティングゲートの最上部よりも低い位置に存在するように構成された請求項2記載の不揮発性半導体記憶装置。
- 前記第1素子分離絶縁膜はシリコン酸化膜であり、前記第2素子分離絶縁膜はポリシラザン膜である請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
- 不揮発性半導体素子が形成される素子形成領域を区画する素子分離溝を半導体基板上に形成する素子分離溝形成工程と、
前記素子形成領域を電気的に分離するための第1素子分離絶縁膜を、前記素子分離溝に前記第1素子分離絶縁膜の第1の窪み部が形成されるような厚さで形成する第1素子分離絶縁膜形成工程と、
前記素子形成領域を電気的に分離するための第2素子分離絶縁膜を、前記第1の窪み部を埋めるように形成する第2素子分離絶縁膜形成工程と、
前記第1素子分離絶縁膜及び第2素子分離絶縁膜を平坦化する平坦化工程と、
前記第2素子分離絶縁膜のエッチングレートの方が前記第1素子分離絶縁膜のエッチングレートよりも高い条件で前記第1素子分離絶縁膜及び第2素子分離絶縁膜をエッチングして、前記第1素子分離絶縁膜の両端の最上部の高さが前記第2素子分離絶縁膜の上面の高さより高くなることにより構成される第2の窪み部を形成するエッチング工程と、
前記素子形成領域上に下部ゲート絶縁膜を介して形成されるフローティングゲート材料膜の表面及び前記第2の窪み部に上部ゲート絶縁膜を形成する工程と、
この上部ゲート絶縁膜上にコントロールゲート材料膜を形成するコントロールゲート材料膜形成工程と
を備えたことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
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