JP2008288263A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、半導体基板上に、素子分離として絶縁膜を埋め込んだシャロートレンチアイソレーション(Shallow Trench Isolation:STI)を形成した半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device in which, for example, shallow trench isolation (STI) in which an insulating film is embedded as element isolation is formed on a semiconductor substrate.
近年、LSIの高集積化による素子の動作速度向上・低消費電力化を図り、製造コストを抑制することが求められている。このため、今後、更にLSIの微細化を進め、素子面積を縮小していくことが必要である。この素子面積の縮小には、素子分離領域の微細化が非常に有効である。 In recent years, it has been demanded to increase the operation speed and power consumption of elements by increasing the integration density of LSIs and to reduce the manufacturing cost. For this reason, it is necessary in the future to further miniaturize LSIs and reduce the element area. In order to reduce the element area, miniaturization of the element isolation region is very effective.
従来、素子分離領域を微細化する方法としては、反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching:RIE)のような異方性エッチングで加工された微細溝に絶縁膜を埋め込んで形成するSTI技術が採用されている。 Conventionally, as a method for miniaturizing an element isolation region, an STI technique in which an insulating film is embedded in a fine groove processed by anisotropic etching such as reactive ion etching (RIE) has been adopted. ing.
このSTIの微細溝幅は、70nm以下に達している。素子分離領域を微細化しても絶縁性を低下させないためには、STIの微細溝深さをほぼ一定に保つ必要がある。 The fine groove width of this STI reaches 70 nm or less. In order not to reduce the insulation even if the element isolation region is miniaturized, it is necessary to keep the depth of the STI fine groove substantially constant.
一方、STIの微細溝幅は、微細化と共に益々細くなる。このため、絶縁膜を埋め込むべきSTI溝のアスペクト比は、微細化の世代が進むごとに急激に大きくなる。このアスペクト比は、絶縁膜埋め込みの困難度を表す指標として捉えられ、その数値が大きくなるほど困難度が増すと考えられる。 On the other hand, the fine groove width of the STI becomes narrower with the miniaturization. For this reason, the aspect ratio of the STI trench in which the insulating film should be embedded increases rapidly as the generation of miniaturization progresses. This aspect ratio is regarded as an index representing the difficulty of embedding the insulating film, and it is considered that the difficulty increases as the numerical value increases.
ハーフピッチ(Half Pitch)55nm以降の世代では、STI溝埋め込みのアスペクト比は3以上となる。この場合、従来の高密度プラズマCVD(High DenSity Plasma − Chemical Vapor Deposition:HDP−CVD)法により形成されたSiO2の埋め込みでは、STI形成が非常に困難である。 In the generation after half pitch (Half Pitch) 55 nm, the aspect ratio of embedding the STI groove is 3 or more. In this case, it is very difficult to form STI by embedding SiO 2 formed by a conventional high density plasma CVD (High Density Plasma-Chemical Vapor Deposition: HDP-CVD) method.
そこで、HDP−CVDに代わる方法として、塗布法によりSiO2膜をする方法、例えば、スピンオンガラス(Spin on Glass:SOG)法などが、検討されている。この塗布法により形成される塗布型SiO2膜は、高アスペクトSTIの埋め込みに非常に有利である。 Therefore, as a method for replacing HDP-CVD, a method of forming a SiO 2 film by a coating method, for example, a spin-on-glass (SOG) method has been studied. The coating type SiO 2 film formed by this coating method is very advantageous for embedding a high aspect STI.
しかし、HDP−CVDで形成されたSiO2膜に比べ、塗布型SiO2膜は、一般的に、膜密度が低い。さらに、この塗布型SiO2膜は、膜中の不純物が多く、また、加工耐性に劣る、特にウエットエッチングレートが速いという問題があった。 However, the coating-type SiO 2 film generally has a lower film density than the SiO 2 film formed by HDP-CVD. Furthermore, this coating type SiO 2 film has a problem that there are many impurities in the film, and it is inferior in processing resistance, in particular, a high wet etching rate.
これらの問題の対策として、水蒸気、酸素、窒素雰囲気中でのアニール処理によって、塗布型SiO2膜の膜質を向上させる手法が用いられる。 As a countermeasure against these problems, a technique of improving the film quality of the coating-type SiO 2 film by annealing in an atmosphere of water vapor, oxygen, or nitrogen is used.
しかし、アニール処理には弊害もあり、低分子量の揮発物がSiO2膜中より放出され疎な膜となり、膜の機械的強度が低下してしまう。 However, the annealing process also has an adverse effect, and low molecular weight volatiles are released from the SiO 2 film to form a sparse film, which reduces the mechanical strength of the film.
また、塗布型SiO2膜から低分子量揮発物が放出される際、塗布型SiO2膜が収縮し、高い応力を発生する。そのため、膜が剥がれたり、膜が割れたり、素子領域が変形したりしてしまう等の問題がある。 Further, when the low molecular weight volatiles are released from the coating type SiO 2 film, coating-type SiO 2 film is contracted, generates high stresses. For this reason, there are problems such as peeling off of the film, cracking of the film, and deformation of the element region.
塗布型SiO2膜には、上記のような幾つかの問題がある。 The coating type SiO 2 film has some problems as described above.
このため、塗布型SiO2膜単独ではなく、STI下部のみに塗布型SiO2膜を閉じ込め、STI上部にはより緻密なHTO(High Temperature Oxide)膜を埋め込んだハイブリッド型構造が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。また、STI下部に塗布型SiO2膜を閉じ込め、STI上部にHDP−CVDによりSiO2膜を埋め込んだハイブリッド構造も提案されている(例えば、特許文献2、3参照。)。
For this reason, a hybrid type structure is proposed in which the coating type SiO 2 film is confined only in the lower part of the STI, and the denser HTO (High Temperature Oxide) film is embedded in the upper part of the STI, instead of the coating type SiO 2 film alone ( For example, see
しかし、上記従来技術は、CMP(Chemical Mechanical Polishing)工程が2回必要である。すなわち、工程数が大幅増加・複雑化して、プロセスマージン低下し得る。 However, the prior art requires two CMP (Chemical Mechanical Polishing) steps. That is, the number of processes can be greatly increased and complicated, and the process margin can be reduced.
一方、STI下部にHDP−CVD法により形成した緻密なSiO2膜を埋め込み、STI上部に塗布型SiO2膜を埋め込むハイブリッド構造も提案されている(例えば、特許文献3参照。)。 On the other hand, a hybrid structure in which a dense SiO 2 film formed by HDP-CVD is embedded in the lower part of the STI and a coating type SiO 2 film is embedded in the upper part of the STI has also been proposed (see, for example, Patent Document 3).
しかし、STI上部に塗布型SiO2膜が配置される構造であるため、膜の剥がれや、ウェットエッチングによる局所的な形状異常が生じ得る。 However, since the coating-type SiO 2 film is disposed on the STI, film peeling or local shape abnormality due to wet etching may occur.
また、STI下部に塗布型SiO2膜を埋め込み、STI上部にCVD法により形成した緻密なSiO2膜を埋め込むハイブリッド構造も提案されている(例えば、特許文献4参照。)。 There has also been proposed a hybrid structure in which a coating type SiO 2 film is embedded in the lower part of the STI and a dense SiO 2 film formed by the CVD method is embedded in the upper part of the STI (see, for example, Patent Document 4).
しかし、アニール処理により、低分子量の揮発物がSiO2膜中より放出され疎な膜となり、膜の機械的強度が低下し得る。
本発明は、STIの埋め込み絶縁膜に用いるSiO2膜を高密度化するとともに、その膜質を向上させることが可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device capable of increasing the density of a SiO 2 film used for a buried insulating film of STI and improving the film quality.
本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、
半導体基板上に、半導体膜を形成し
少なくとも前記半導体膜にSTI溝を形成し、
前記半導体膜上にシリコンを含む塗布材料をスピンコートにより塗布することにより前記STI溝に前記シリコンを含む塗布材料を埋め込んだ後、プリベークすることにより塗布型SiO2膜を形成し、
成膜された前記塗布型SiO2膜の上に、Siを含有する揮発物の通過を防止し少なくともH2OおよびO2は通過可能な揮発物放出防止層を形成し、
前記塗布型SiO2膜のプリベーク時の温度よりも高い温度で、加熱処理することを特徴とする。
A method for manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention includes:
Forming a semiconductor film on the semiconductor substrate, forming an STI trench in at least the semiconductor film,
A coating material containing silicon is applied on the semiconductor film by spin coating to embed the coating material containing silicon in the STI groove, and then prebaked to form a coating type SiO 2 film,
On the coated SiO 2 film thus formed, a volatile substance containing Si is prevented from passing therethrough, and at least H 2 O and O 2 form a volatile matter release preventing layer that can pass through,
The heat treatment is performed at a temperature higher than the temperature at the time of pre-baking the coating type SiO 2 film.
本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、STIの埋め込み絶縁膜に用いるSiO2膜を高密度化するとともに、その膜質を向上させることができる。 According to the method for manufacturing a semiconductor device of one embodiment of the present invention, it is possible to increase the density of the SiO 2 film used for the STI buried insulating film and improve the film quality.
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体装置のSTIの埋め込み絶縁膜として塗布型SiO2の材料(シリコンを含有する塗布材料)をウェハ全面に塗布成膜することによりSTI溝を完全に埋め込む。塗布型SiO2膜の上部に揮発物放出防止層として、例えば、TEOS膜を成膜する。その後、熱処理を実施し、塗布型SiO2膜を高密度化するとともに、膜質を向上させる。 In the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment, a coating type SiO 2 material (a coating material containing silicon) is applied over the entire surface of the wafer as an STI buried insulating film of the semiconductor device, thereby completely forming the STI groove. Embed in. For example, a TEOS film is formed on the coated SiO 2 film as a volatile emission preventing layer. Thereafter, heat treatment is performed to increase the density of the coating type SiO 2 film and improve the film quality.
以下、本発明を適用した各実施例について図面を参照しながら説明する。以下の実施例では、例えば、NAND型フラッシュメモリに適用した場合について説明する。なお、他の半導体装置のSTI構造にも同様に適用可能である。 Embodiments to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings. In the following embodiment, for example, a case where the present invention is applied to a NAND flash memory will be described. Note that the present invention can be similarly applied to the STI structure of other semiconductor devices.
本実施例では、特に、半導体基板上に予めゲート絶縁膜及びフローティングゲートとなるゲート電極膜を形成した状態で、STI溝にSiO2絶縁膜を埋め込む場合について説明する。 In this embodiment, a case where a SiO 2 insulating film is embedded in an STI trench in a state where a gate insulating film and a gate electrode film to be a floating gate are formed on a semiconductor substrate in advance will be described.
図1、図2、図4ないし図7は、本発明の実施例1に係る半導体装置の製造方法の各工程におけるNAND型フラッシュメモリの断面図である。 1, FIG. 2, FIG. 4 to FIG. 7 are cross-sectional views of the NAND flash memory in each step of the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.
先ず、図1に示すように、シリコン基板等の半導体基板1上に、ゲート絶縁膜となるSiON膜2を8nm成膜する。さらに、このSiON膜2上に、フローティングゲートとなるリンドープ多結晶シリコン膜3を80nm成膜する。
First, as shown in FIG. 1, an SiON
このように、半導体基板1上に、少なくとも半導体基板1上に形成されるNAND型フラッシュメモリのゲート絶縁膜と、このゲート絶縁膜上に形成されるフローティングゲートを含む半導体膜と、を形成する。
As described above, at least the gate insulating film of the NAND flash memory formed on the
さらに、リンドープ多結晶シリコン膜3上に、化学的機械研磨(CMP)の研磨ストッパとなるSiN膜4を70nm成膜する。さらに、半導体基板1の全面に反応性イオンエッチング(RIE)のマスクとなるSiO2膜5をCVD法により成膜する。さらに、このSiO2膜5の上にフォトレジストを塗布してフォトレジスト膜6を形成する。
Further, a 70
次に、通常のリソグラフィ技術によってフォトレジス膜6をパターニングする。そして、このパターニングされたフォトレジスト膜6をマスクとして、RIEによりSiO2膜5をエッチングしてハードマスクを形成する。フォトレジストは、アッシング、および、硫酸と過酸化水素水との混合液のエッチングにより、除去される。
Next, the
その後、SiO2膜5をハードマスクとして、RIEにより、SiN膜4、リンドープ多結晶シリコン膜3、SiON膜2、半導体基板1の順番でエッチングする。そして、半導体基板1をその上面から220nmの深さまでエッチングすることにより、セル部のSTI溝7aおよび周辺回路部のSTI溝7bを形成する(図2)。このセル部のSTI溝7aの幅は45nm以上であり、周辺回路のSTI溝7bの幅は100nm以上である。
Thereafter, using the SiO 2
このように、少なくとも該半導体膜にSTI溝7a、7bを形成する。
In this manner, the
次に、STI溝7a、7bを形成した後、STI溝7a、7bを埋め込む絶縁膜材料としては、シリコンを含有する塗布材料、例えば、SOGのような塗布型SiO2を用いる。この塗布型SiO2膜としては、例えばポリシラザン[ポリペルヒドロシラザン:−(SiH2NH)n−]膜、HSQ[水素シルセスキオキサン:−(HSiO3/2)n−]膜などがある。
Next, after forming the
以下、本実施例では、例えば、塗布型SiO2膜としてポリシラザン膜を選択した場合について説明する。 Hereinafter, in the present embodiment, for example, a case where a polysilazane film is selected as the coating type SiO 2 film will be described.
塗布成膜に用いるシリコンを含有する塗布材料であるポリシラザン溶液は、平均分子量2000〜6000のポリシラザンをキシレン、ジブチルエーテル等に溶解させ生成したものである。このポリシラザン溶液を塗布法で半導体基板1の全面に400〜600nm塗布する。これにより、STI溝7a、7bが、ポリシラザンで構成されるシリコンを含有する塗布材料で隙間無く埋め込まれる。
The polysilazane solution, which is a coating material containing silicon used for coating film formation, is formed by dissolving polysilazane having an average molecular weight of 2000 to 6000 in xylene, dibutyl ether or the like. This polysilazane solution is applied to the entire surface of the
続いて、ホットプレートで150℃、3minのプリベークを行ない、溶媒を乾燥させる。この段階では、ポリシラザンを含む塗布型SiO2膜8は、残留溶媒を含んだ低密度のSiN膜に近い状態である。 Subsequently, pre-baking is performed on a hot plate at 150 ° C. for 3 minutes to dry the solvent. At this stage, the coating type SiO 2 film 8 containing polysilazane is in a state close to a low-density SiN film containing a residual solvent.
以上のように、該半導体膜上にシリコンを含有する塗布材料をスピンコートにより塗布して、STI溝7a、7bにシリコンを含有する塗布材料を埋め込んだ後、プリベークし塗布型SiO2膜8を形成する。
As described above, a coating material containing silicon is applied onto the semiconductor film by spin coating, and the coating material containing silicon is embedded in the
ここで、ポリシラザンを含む塗布型SiO2膜8から膜中に残存したC、Nを除去して高密度化させ、良質なSiO2膜に改質するためには熱処理を加える必要がある。 Here, in order to remove the C and N remaining in the coating type SiO 2 film 8 containing polysilazane to increase the density and to improve the quality of the SiO 2 film, it is necessary to perform heat treatment.
図3は、ポリシラザンの熱処理の温度と積算揮発物放出割合との関係を示す昇温脱離スペクトル(Thermal Desorption Spectroscopy:TDS)である。 FIG. 3 is a thermal desorption spectrum (TDS) showing the relationship between the heat treatment temperature of polysilazane and the integrated volatile emission rate.
例えば、塗布型SiO2膜8が残留溶媒を含んだ低密度のSiN膜に近い状態で、H2O、O2、N2などの雰囲気中での300〜1000℃熱処理を実施すると仮定する。この場合、図3に示すように、ポリシラザンを含む塗布型SiO2膜8中からの揮発物放出量が増加する。すなわち、塗布型SiO2膜8中からSiを含んだ低分子量揮発物が放出され、塗布型SiO2膜8が疎な膜となり、機械的強度が低下する。また、低分子量揮発物が放出される際、塗布型SiO2膜8が収縮し、高い応力を発生する。これにより、膜の剥がれ、膜割れ、素子領域の変形が生じ得る。 For example, it is assumed that the heat treatment at 300 to 1000 ° C. is performed in an atmosphere of H 2 O, O 2 , N 2 or the like in a state where the coating type SiO 2 film 8 is close to a low-density SiN film containing a residual solvent. In this case, as shown in FIG. 3, the amount of volatile matter released from the coating-type SiO 2 film 8 containing polysilazane increases. That is, the low molecular weight volatiles containing Si is released from the coating-type SiO 2 film 8, coating-type SiO 2 film 8 becomes sparse film, the mechanical strength is lowered. Further, when the low molecular weight volatiles are released, the coating type SiO 2 film 8 contracts and generates high stress. As a result, film peeling, film cracking, and element region deformation may occur.
そこで、本実施例では、図4に示すように、ポリシラザンを含む塗布型SiO2膜8の上に、吸湿性の揮発物放出防止層9を形成する。揮発物放出防止層9は、酸化剤であるH2O、O2は浸透し、Siを含んだ低分子量揮発物は浸透(通過)しにくいものが選択される。ポリシラザンを含む塗布型SiO2膜8が疎な膜となることを防止することができる。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 4, a hygroscopic volatile
この揮発物放出防止層9を形成するときは、低温で処理するのが好ましい。例えば、揮発物放出防止層9として、TEOS(TetraEthOxySilane)[Si(C2H5O)4]膜を、例えば、400℃以下の低温CVDにより、塗布型SiO2膜8の上に50nm積層する。このTEOS膜の膜厚は、例えば、塗布型SiO2膜8の膜厚とTEOS膜の膜厚との和が600nm以下となる範囲で、選択してよい。
When forming the volatile matter
このように、成膜された塗布型SiO2膜8の上に、Siを含有する揮発物の通過を防止し少なくともH2OおよびO2は通過可能な揮発物放出防止層9を形成する。
Thus, on the formed coating-type SiO 2 film 8, the passage of volatile substances containing Si is prevented, and a volatile matter
揮発物放出防止層9を形成した後、H2O、O2、N2などの雰囲気中で300〜1000℃の熱処理を加える。これにより、低分子量揮発物が塗布型SiO2膜8から放出されることなく、ポリシラザンを含む塗布型SiO2膜8を高密度で良質なSiO2膜に改質することができる。該熱処理の温度は、作製する素子に求められる性能に応じて、選択される。
After the volatile matter
このように、塗布型SiO2膜のプリベーク時の温度よりも高い温度で、加熱処理する。 In this way, the heat treatment is performed at a temperature higher than the temperature at the time of pre-baking the coating type SiO 2 film.
次に、CMPにより、SiN膜4をストッパとして平坦化処理を行なう(図5)。
Next, planarization is performed by CMP using the
図5に示す平坦化された状態から、RIEにより、STI溝7a、7b内の塗布型SiO2膜8を、例えば、120nm程度エッチバックする。さらに、150℃の加熱燐酸によりSiN膜4を除去して、STI膜8a、8bが形成される(図6)。
From the planarized state shown in FIG. 5, the coated SiO 2 film 8 in the
そして、埋め込み絶縁膜であるSTI膜8a、8bを形成した後、図7に示すように、例えば、電極間絶縁膜(IPD)となるONO膜10、コントロールゲート電極となるリンドープ多結晶Si膜11、WSi膜12、SiN膜13を順次形成する。さらに、公知のリソグラフィ技術およびRIE技術を用いて、SiN膜13、WSi膜12、リンドープ多結晶シリコン膜11、ONO膜10、リンドープ多結晶シリコン膜3を順次エッチングする。
Then, after forming the
これにより、NAND型フラッシュメモリのコントロールゲートおよびフローティングゲートが形成される。 Thereby, a control gate and a floating gate of the NAND flash memory are formed.
以降、層間絶縁膜(PMD)、配線を形成する工程を経て、NAND型フラッシュメモリが完成する。 Thereafter, a NAND flash memory is completed through a process of forming an interlayer insulating film (PMD) and wiring.
以上のように、本実施例に係る半導体装置の製造方法によれば、STIの埋め込み絶縁膜に用いるSiO2膜を高密度化するとともに、その膜質を向上させることができる。 As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, the SiO 2 film used for the STI buried insulating film can be densified and the film quality can be improved.
実施例1では、例えば、加熱処理時に塗布型SiO2膜中からSiを含んだ低分子量揮発物が放出されるのを防止する方法について述べた。 In the first embodiment, for example, a method for preventing low molecular weight volatiles containing Si from being released from the coating-type SiO 2 film during heat treatment has been described.
本実施例では、特に、塗布型SiO2膜からの不純物の拡散を防止するための不純物拡散防止膜を形成する方法について述べる。 In this embodiment, a method for forming an impurity diffusion preventing film for preventing the diffusion of impurities from the coating type SiO 2 film will be described.
なお、本実施例2の半導体装置の製造方法は、実施例1で説明した図1から図2までの工程は同様である。 The manufacturing method of the semiconductor device according to the second embodiment is the same as the steps from FIGS. 1 to 2 described in the first embodiment.
図8ないし図12は、本発明の実施例2に係る半導体装置の製造方法の各工程におけるNAND型フラッシュメモリの断面図である。なお、図中、実施例1と同じ符号は、実施例1と同様の構成を示している。 8 to 12 are cross-sectional views of the NAND flash memory in each step of the semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in the first embodiment indicate the same configurations as those in the first embodiment.
まず、実施例1の図1、2に示す工程と同様の工程により、STI溝7a、7bを形成する。
First,
次に、STI溝7a、7bを形成した後、シランとN2Oとを原料として用いるCVD法により、基板全面に(すなわち、少なくともSTI溝7a、7bの表面上および該半導体膜の表面上に)、SiO2膜を15nm成膜して不純物拡散防止膜14を形成する(図8)。
Next, after forming the
この不純物拡散防止膜14は、塗布型SiO2膜から素子領域への不純物拡散防止、塗布型SiO2膜の密着力向上、素子領域の機械的強度増強する機能がある。
This impurity
不純物拡散防止膜14を形成した後、実施例1と同様に、塗布法によりシリコンを含有(例えば、ポリシラザンを含有)する塗布材料を塗布し、プリベークすることにより、不純物拡散防止膜14が成膜されたSTI溝7a、7bを、ポリシラザンを含む塗布型SiO2膜208で埋め込む。
After forming the impurity
以上により、少なくともSTI溝7a、7bの表面上および該半導体膜の表面上に、加熱処理による塗布型SiO2膜からの不純物の拡散を防止するための不純物拡散防止膜14を形成した後、塗布型SiO2膜208を形成する。
As described above, after forming the impurity
次に、実施例1と同様に、図9に示すように、ポリシラザンを含む塗布型SiO2膜208の上に、吸湿性の揮発物放出防止層9を形成する。
Next, as in Example 1, as shown in FIG. 9, a hygroscopic volatile
すなわち、実施例1と同様に、成膜された塗布型SiO2膜208の上に、Siを含有する揮発物の通過を防止し少なくともH2OおよびO2は通過可能な揮発物放出防止層9を形成する。 That is, in the same manner as in Example 1, on the formed coating type SiO 2 film 208, the passage of volatiles containing Si is prevented, and at least H 2 O and O 2 can pass through the volatile matter emission preventing layer. 9 is formed.
そして、実施例1と同様に、揮発物放出防止層9を形成した後、H2O、O2、N2などの雰囲気中で300〜1000℃の熱処理を加える。これにより、低分子量揮発物が塗布型SiO2膜8から放出されることなく、ポリシラザンを含む塗布型SiO2膜208を高密度で良質なSiO2膜に改質することができる。該熱処理の温度は、作製する素子に求められる性能に応じて、選択される。
Then, in the same manner as in Example 1, after forming the volatiles emission preventing layer 9, H 2 O, heat treatment of 300 to 1000 ° C. in an atmosphere such as
このように、塗布型SiO2膜のプリベーク時の温度よりも高い温度で、加熱処理する。 In this way, the heat treatment is performed at a temperature higher than the temperature at the time of pre-baking the coating type SiO 2 film.
次に、CMPにより、SiN膜4をストッパとして平坦化処理を行なう(図10)。
Next, planarization is performed by CMP using the
図10に示す平坦化された状態から、RIEにより、STI溝7a、7b内の塗布型SiO2膜208、および不純物拡散防止膜14を、例えば、120nm程度エッチバックする。さらに、150℃の加熱燐酸によりSiN膜4を除去して、STI膜208a、208bが形成される(図11)。
From the planarized state shown in FIG. 10, the coated SiO 2 film 208 and the impurity
そして、埋め込み絶縁膜であるSTI膜208a、208bを形成した後、図12に示すように、例えば、電極間絶縁膜(IPD)となるONO膜10、コントロールゲート電極となるリンドープ多結晶Si膜11、WSi膜12、SiN膜13を順次形成する。さらに、公知のリソグラフィ技術およびRIE技術を用いて、SiN膜13、WSi膜12、リンドープ多結晶シリコン膜11、ONO膜10、リンドープ多結晶シリコン膜3を順次エッチングする。
Then, after forming
これにより、NAND型フラッシュメモリのコントロールゲートおよびフローティングゲートが形成される。 Thereby, a control gate and a floating gate of the NAND flash memory are formed.
以降、層間絶縁膜(PMD)、配線を形成する工程を経て、NAND型フラッシュメモリが完成する。 Thereafter, a NAND flash memory is completed through a process of forming an interlayer insulating film (PMD) and wiring.
以上のように、本実施例に係る半導体装置の製造方法によれば、STIの埋め込み絶縁膜に用いるSiO2膜を高密度化するとともに、その膜質を向上させることができる。 As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, the SiO 2 film used for the STI buried insulating film can be densified and the film quality can be improved.
1 半導体基板
2 SiON膜
3 リンドープ多結晶シリコン膜
4 SiN膜
5 SiO2膜
6 フォトレジスト膜
7a、7b STI溝
8、208 塗布型SiO2膜
8a、8b、208a、208b STI膜
9 揮発物放出防止層
10 ONO膜
11 リンドープ多結晶シリコン膜
12 WSi膜
13 SiN膜
14 不純物拡散防止膜
DESCRIPTION OF
Claims (5)
少なくとも前記半導体膜にSTI溝を形成し、
前記半導体膜上にシリコンを含む塗布材料をスピンコートにより塗布することにより前記STI溝に前記シリコンを含む塗布材料を埋め込んだ後、プリベークすることにより塗布型SiO2膜を形成し、
成膜された前記塗布型SiO2膜の上に、Siを含有する揮発物の通過を防止し少なくともH2OおよびO2は通過可能な揮発物放出防止層を形成し、
前記塗布型SiO2膜のプリベーク時の温度よりも高い温度で、加熱処理する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a semiconductor film on the semiconductor substrate, forming an STI trench in at least the semiconductor film,
A coating material containing silicon is applied on the semiconductor film by spin coating to embed the coating material containing silicon in the STI groove, and then prebaked to form a coating type SiO 2 film,
On the coated SiO 2 film thus formed, a volatile substance containing Si is prevented from passing therethrough, and at least H 2 O and O 2 form a volatile matter release preventing layer that can pass through,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the heat treatment is performed at a temperature higher than the temperature at the time of pre-baking the coating type SiO 2 film.
ことを特徴とする請求項1ないし3の何れかに記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor film includes a floating gate formed on a gate insulating film of a NAND flash memory on the semiconductor substrate.
ことを特徴とする請求項1ないし4の何れかに記載の半導体装置の製造方法。 After forming an impurity diffusion prevention film for preventing diffusion of impurities from the coating type SiO 2 film by the heat treatment at least on the surface of the STI groove and the surface of the semiconductor film, the coating type SiO 2 A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a film is formed.
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