JP2009071325A - Semiconductor device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造技術および半導体装置に関し、特に、キャパシタの形成方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device manufacturing technique and a semiconductor device, and more particularly to a capacitor forming method.
近年、半導体装置の微細化、低消費電力化及び集積化が進むに連れ、半導体装置の動作電圧の低電圧化、外部電源から供給される電圧の低電圧化が進み、外部電源電圧から半導体装置の動作電圧を形成するためのチャージポンプ回路等の昇圧回路を半導体装置に搭載している。この種の昇圧回路はキャパシタ(容量素子)を有しており、キャパシタは、例えばMISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)をキャパシタとして利用したMIS容量素子で形成されている。 In recent years, as the miniaturization, lower power consumption, and integration of semiconductor devices have progressed, the operating voltage of semiconductor devices has been lowered and the voltage supplied from an external power source has been lowered. A booster circuit such as a charge pump circuit for generating the operating voltage is mounted on the semiconductor device. This type of booster circuit has a capacitor (capacitor element), and the capacitor is formed of a MIS capacitor element using, for example, a MISFET (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor) as a capacitor.
特開2001−85633号公報(特許文献1(以下第1の例という))には、不揮発性メモリを有する半導体装置において、チャージポンプ回路のキャパシタを、ファーストゲートとセカンドゲート間の第1の容量と、ファーストゲートとウェル領域間の第2の容量とを並列接続した容量構造で形成することで、チャージポンプ回路の低面積化を図る技術を開示している。 Japanese Patent Laying-Open No. 2001-85633 (Patent Document 1 (hereinafter referred to as a first example)) describes a first capacitor between a first gate and a second gate as a capacitor of a charge pump circuit in a semiconductor device having a nonvolatile memory. And a technique for reducing the area of the charge pump circuit by forming a capacitor structure in which the first gate and the second capacitor between the well regions are connected in parallel.
特開平11−251547号公報(特許文献2(以下第2の例という))には、DRAM(Dynamic Random Access Memory)のメモリセルを構成する第1のトレンチキャパシタと、それ以外の領域で第1のトレンチキャパシタとほぼ同一構造の第2のトレンチキャパシタを形成しており、第2のトレンチキャパシタをキャパシタとしてDRAM以外の領域でも使用する技術を開示している。
上述した第1の例では、昇圧した電圧値はキャパシタの面積に比例するので、微細化に伴い低面積化を図っていくと、ファーストゲート、及び、セカンドゲートの面積が小さくなり、得られる容量が少なくなる。従って、高電圧で安定な昇圧回路を形成するには、チャージポンプ回路で必要とされるキャパシタの面積を増加しなくてはならない。 In the first example described above, since the boosted voltage value is proportional to the area of the capacitor, the area of the first gate and the second gate becomes smaller when the area is reduced with the miniaturization, and the capacitance obtained Less. Therefore, in order to form a high voltage and stable booster circuit, the area of the capacitor required in the charge pump circuit must be increased.
上述した第2の例では、DRAMのメモリセルとほぼ同一構造のキャパシタを形成するために製造工程が増加するという問題点が有る。 In the second example described above, there is a problem in that the number of manufacturing steps is increased in order to form a capacitor having substantially the same structure as a DRAM memory cell.
本発明の目的は、単位面積当たりのキャパシタ容量の向上を可能とする技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique capable of improving the capacitance of a capacitor per unit area.
また、本発明の他の目的は、キャパシタを有する半導体装置の製造工程の簡略化を図る技術を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a technique for simplifying the manufacturing process of a semiconductor device having a capacitor.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
すなわち、本発明は、半導体基板上に、MISFET等の半導体素子と、キャパシタ(容量素子)とを有する半導体装置において、キャパシタ(容量素子)を、キャパシタ形成領域に形成された複数のキャパシタ形成溝と、前記複数のキャパシタ形成溝内を含むキャパシタ形成領域上に形成されたキャパシタ誘電体膜及びキャパシタ電極とで形成する。これにより、キャパシタの表面積を増大させて単位面積当たりのキャパシタ容量を向上することができる。 That is, according to the present invention, in a semiconductor device having a semiconductor element such as a MISFET and a capacitor (capacitance element) on a semiconductor substrate, the capacitor (capacitance element) includes a plurality of capacitor formation grooves formed in the capacitor formation region. And a capacitor dielectric film and a capacitor electrode formed on the capacitor formation region including the plurality of capacitor formation grooves. Thereby, the surface area of the capacitor can be increased, and the capacitor capacity per unit area can be improved.
また、半導体基板上に、MISFET等の半導体素子と、キャパシタ(容量素子)とを有する半導体装置の製造方法において、前記半導体基板に、半導体素子間を分離する素子分離溝を形成する工程で、少なくとも1つ以上のキャパシタ形成溝を形成する。これにより、キャパシタの表面積を増大させて単位面積当たりのキャパシタ容量を向上することができるとともに、製造工程の簡略化を図ることが出来る。前記キャパシタ形成溝は、穴状又は、ストライプ状に形成する。このように形成することでも、キャパシタの表面積を増大させて単位面積当たりのキャパシタ容量を向上されることが可能である。 In the method of manufacturing a semiconductor device having a semiconductor element such as a MISFET and a capacitor (capacitance element) on the semiconductor substrate, at least a step of forming an element isolation groove for separating the semiconductor elements in the semiconductor substrate, One or more capacitor formation grooves are formed. As a result, the surface area of the capacitor can be increased to improve the capacitor capacity per unit area, and the manufacturing process can be simplified. The capacitor forming groove is formed in a hole shape or a stripe shape. Even with this formation, it is possible to increase the capacitor surface area by increasing the surface area of the capacitor.
また、本発明は、前記MISFETのゲート酸化膜を形成する工程で、前記キャパシタ形成溝に形成されたキャパシタ誘電体膜を形成する。これにより、製造工程の簡略化を図ることが出来る。ここで、MISFETは、高耐圧用MISFETと低耐圧用MISFETを含み、高耐圧用MISFETのゲート絶縁膜、または、低耐圧用MISFETのゲート絶縁膜を使い分けることも可能である。 In the present invention, the capacitor dielectric film formed in the capacitor formation groove is formed in the step of forming the gate oxide film of the MISFET. Thereby, the manufacturing process can be simplified. Here, the MISFET includes a high breakdown voltage MISFET and a low breakdown voltage MISFET, and it is also possible to use a gate insulation film of the high breakdown voltage MISFET or a low breakdown voltage MISFET.
また、本発明は、第1メモリゲート絶縁膜と、前記第1メモリゲート絶縁膜上に形成された第1導電体膜と、前記第1導電体膜上に形成された第2メモリゲート絶縁膜とを含むメモリセルが形成され、前記第2メモリゲート絶縁膜、及び、前記キャパシタ形成溝上に前記キャパシタ誘電体膜とを同一の工程で形成する。これにより、製造工程の簡略化を図ることが出来る。また、前記キャパシタ誘電体膜として前記MISFETのゲート絶縁膜の代わりにメモリセルの第2メモリゲート絶縁膜を用いることで、キャパシタ誘電体膜の信頼性を向上及び製造工程の簡略化することができる。 The present invention also provides a first memory gate insulating film, a first conductive film formed on the first memory gate insulating film, and a second memory gate insulating film formed on the first conductive film. And the capacitor dielectric film is formed on the second memory gate insulating film and the capacitor formation groove in the same process. Thereby, the manufacturing process can be simplified. Further, by using the second memory gate insulating film of the memory cell instead of the gate insulating film of the MISFET as the capacitor dielectric film, the reliability of the capacitor dielectric film can be improved and the manufacturing process can be simplified. .
本願によって開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。 Among the inventions disclosed by the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
キャパシタ(容量素子)を、キャパシタ形成領域に形成された複数のキャパシタ形成溝と、前記複数のキャパシタ形成溝内を含むキャパシタ形成領域上に形成されたキャパシタ誘電体膜及びキャパシタ電極とで形成するので、キャパシタの表面積を増大させて単位面積当たりのキャパシタ容量を向上することができる。 Since the capacitor (capacitance element) is formed by a plurality of capacitor formation grooves formed in the capacitor formation region, and a capacitor dielectric film and a capacitor electrode formed on the capacitor formation region including the inside of the plurality of capacitor formation grooves. The capacitor capacity per unit area can be improved by increasing the surface area of the capacitor.
半導体基板上に、素子分離溝及びキャパシタに形成されるキャパシタ形成溝を同一の工程で形成するので、半導体装置の製造工程の簡略化を図ることができる。 Since the element isolation groove and the capacitor formation groove formed in the capacitor are formed in the same process on the semiconductor substrate, the manufacturing process of the semiconductor device can be simplified.
また、MISFETのゲート絶縁膜及びキャパシタ形成溝上におけるキャパシタの誘電体膜とを同一の工程で形成することで、半導体装置の製造工程の簡略化を図ることができる。 Further, the manufacturing process of the semiconductor device can be simplified by forming the gate insulating film of the MISFET and the dielectric film of the capacitor on the capacitor forming groove in the same process.
また、キャパシタ形成領域のキャパシタ誘電体膜と、メモリセルのメモリゲート層間膜とを同一の工程で形成するので、半導体装置の製造工程の簡略化を図ることができる。 In addition, since the capacitor dielectric film in the capacitor formation region and the memory gate interlayer film of the memory cell are formed in the same process, the manufacturing process of the semiconductor device can be simplified.
また、MISFETのゲート絶縁膜を用いる代わりにメモリセルのメモリゲート層間膜(NONO膜)を用いてキャパシタの誘電体膜を形成するので、信頼性の高いキャパシタの誘電体膜を形成することができる。 Further, since the dielectric film of the capacitor is formed using the memory gate interlayer film (NONO film) of the memory cell instead of using the gate insulating film of the MISFET, a highly reliable dielectric film of the capacitor can be formed. .
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted.
(実施の形態1)
本発明の一実施の形態である不揮発性メモリを有する半導体装置の要部平面図を図1に示す。図1は、左側に不揮発性メモリのメモリセル、中央にMISFET、右側にキャパシタ(容量素子)の平面図を示す。図2は、図1に対応して左側にメモリセル、中央に高耐圧用MISFET、右側にキャパシタの断面図を示し、それぞれ図1中のA―A’線、B―B’線およびC―C’線方向の断面図に対応している。図2に示すキャパシタはその誘電体膜に高耐圧用MISFETのゲート絶縁膜を用いている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a plan view of a main part of a semiconductor device having a nonvolatile memory according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a plan view of a memory cell of a nonvolatile memory on the left side, a MISFET on the center, and a capacitor (capacitance element) on the right side. 2 shows a cross-sectional view of a memory cell on the left side, a high-voltage MISFET on the center, and a capacitor on the right side, corresponding to FIG. 1, respectively, along the lines AA ′, BB ′ and C— in FIG. This corresponds to a cross-sectional view in the C ′ line direction. The capacitor shown in FIG. 2 uses a gate insulating film of a high voltage MISFET as its dielectric film.
図3は、左側に低耐圧用MISFET、右側にキャパシタの断面図を示し、図1中のB―B’、C―C’方向に対する断面図である。図3に示すキャパシタはその誘電体膜に低耐圧用MISFETのゲート絶縁膜を用いている。 FIG. 3 is a cross-sectional view of the low breakdown voltage MISFET on the left side and a cross-sectional view of the capacitor on the right side, and is a cross-sectional view in the B-B ′ and C-C ′ directions in FIG. 1. The capacitor shown in FIG. 3 uses a gate insulating film of a low breakdown voltage MISFET as its dielectric film.
このように、図2の右側はキャパシタ誘電体膜にMISFETの高耐圧用ゲート絶縁膜を用いるキャパシタ形成領域を示し、図3の右側はキャパシタ誘電体膜に低耐圧用ゲート絶縁膜を用いるキャパシタ形成領域を示している。ここで、図3においては図2と構造の異なるMISFET、キャパシタのみを示している。 Thus, the right side of FIG. 2 shows a capacitor formation region using a high breakdown voltage gate insulating film of MISFET as a capacitor dielectric film, and the right side of FIG. 3 shows a capacitor formation using a low breakdown voltage gate insulating film as a capacitor dielectric film. Indicates the area. Here, FIG. 3 shows only MISFETs and capacitors having different structures from those in FIG.
まず、図1〜図3を用いて本実施の形態1における基本的な構造を説明する。 First, the basic structure in the first embodiment will be described with reference to FIGS.
半導体基板1上に不揮発性メモリのメモリセル、MISFET、及び、キャパシタが形成されている。なお、以下の説明を簡単にするためにMISFETはNチャネル型MISFETを示し、Pチャネル型MISFETは図示しない。
A memory cell, a MISFET, and a capacitor of a nonvolatile memory are formed on the
メモリセルは、主に半導体基板1に形成されたP型不純物層(P型ウェル領域)7上に形成されたメモリトンネル絶縁膜(第1メモリゲート絶縁膜)9と、電荷蓄積層であるフローティングゲート電極10と、フローティングゲート電極10上に形成されたコントロールゲート電極(メモリゲート電極)17aと、コントロールゲート電極上に形成された酸化シリコン膜18と、フローティングゲート電極10とコントロールゲート電極17aの間に形成されたメモリゲート層間膜(第2メモリゲート絶縁膜)11と、メモリゲート電極構造20の側壁に形成されたサイドウォール26と、P型不純物層(P型ウェル領域)7に形成されたドレイン領域となるN型不純物層23aと、ソース領域となるN型不純物層23bとからなる。なお、メモリゲート電極構造20は、メモリトンネル絶縁膜9、フローティングゲート電極10、メモリゲート層間膜11、コントロールゲート電極17aおよび酸化シリコン膜18から形成されている。
The memory cell mainly includes a memory tunnel insulating film (first memory gate insulating film) 9 formed on a P-type impurity layer (P-type well region) 7 formed on the
メモリトンネル絶縁膜(第1メモリゲート絶縁膜)9は、例えば熱酸化膜で構成され、メモリゲート層間膜(第2メモリゲート絶縁膜)11は、例えば酸化膜上にシリコン窒化膜が形成され、シリコン窒化膜上に酸化膜が形成され、酸化膜上にシリコン窒化膜が形成された、いわゆるNONO膜で構成される。 The memory tunnel insulating film (first memory gate insulating film) 9 is formed of, for example, a thermal oxide film, and the memory gate interlayer film (second memory gate insulating film) 11 is formed of, for example, a silicon nitride film on the oxide film. It is formed of a so-called NONO film in which an oxide film is formed on a silicon nitride film and a silicon nitride film is formed on the oxide film.
電荷蓄積層であるフローティングゲート電極10は、例えば多結晶シリコン膜から形成され、コントロールゲート電極(メモリゲート電極)17aは、例えば多結晶シリコン膜と、コバルトシリサイド(CoSi)膜等のシリサイド膜との積層膜で形成される。
The floating
コントロールゲート電極(メモリゲート電極)17aはワード線に電気的に接続される。 The control gate electrode (memory gate electrode) 17a is electrically connected to the word line.
配線層33は、ビット(Bit Line)線を構成し、ドレイン領域となるN型不純物層23aに電気的に接続される。プラグ層33aは、ソース線を形成し、ソース領域となるN型不純物層23bに電気的に接続される。配線層33及びプラグ層33aは例えばタングステン(W)、銅(Cu)等の金属膜で形成される。
The
上記メモリセルにおいて、データの書き込みは、例えば、ソース領域を接地電圧(0V)、N型不純物層23aに5V程度の電圧、コントロールゲート電極17aに10V程度の電圧を印加して、ホットエレクトロン(Hot Electron)を、電荷蓄積層であるフローティングゲート電極10に注入して蓄積することで行なわれる。
In the memory cell, for example, data is written by applying a ground voltage (0V) to the source region, a voltage of about 5V to the N-
データ消去時は、例えばP型不純物層(P型ウェル領域)7を10V、ソース・ドレイン領域をopen、コントロールゲート電極17aに書き込み時と逆電位の−10V程度の高電圧を印加して、電荷蓄積層であるフローティングゲート電極10に蓄えられた電子をメモリトンネル絶縁膜(第1メモリゲート絶縁膜)9を介した電子トンネリングによりP型不純物層(P型ウェル領域)7に抜き出して行う。
At the time of erasing data, for example, the P-type impurity layer (P-type well region) 7 is 10 V, the source / drain region is open, and a high voltage of about −10 V opposite to that at the time of writing is applied to the
データの読み出しは、例えばソース領域を0V、ドレイン領域に1V程度の電圧、コントロールゲート電極17aに2〜4V程度の電圧を印加して行う。
For example, data is read by applying a voltage of about 0 V to the source region, a voltage of about 1 V to the drain region, and a voltage of about 2 to 4 V to the
このように、不揮発性メモリセルの書込/消去動作において、接地電圧(0V)に対して絶対値の高い高電圧を必要とする。一方、微細化、低消費電力化に伴い、外部電源から供給される外部電源電圧Vssは接地電圧(0V)、外部電源電圧Vccは1.8〜3.3V程度と低電圧化が進んでいる。そこで、半導体基板上にチャージポンプ回路等の昇圧回路を設け、外部電源からこれらの高電圧を生成する。なお、高電圧は外部電源電圧よりも絶対値が高い電圧を示し、本実施の形態の不揮発性メモリにおいては、10V程度以上の高電圧が必要とされる。 As described above, in the write / erase operation of the nonvolatile memory cell, a high voltage having a high absolute value with respect to the ground voltage (0 V) is required. On the other hand, with the miniaturization and low power consumption, the external power supply voltage Vss supplied from the external power supply is ground voltage (0V), and the external power supply voltage Vcc is about 1.8 to 3.3V. . Therefore, a booster circuit such as a charge pump circuit is provided on the semiconductor substrate, and these high voltages are generated from an external power source. The high voltage indicates a voltage having an absolute value higher than that of the external power supply voltage. In the nonvolatile memory according to the present embodiment, a high voltage of about 10 V or more is required.
このため、周辺回路を構成するMISFETは、ゲート絶縁膜に高耐圧用ゲート絶縁膜16を有する高耐圧用MISFETと低耐圧用ゲート絶縁膜15を有する低耐圧用MISFETとからなり、ゲート電極又はソース・ドレインに高電圧が印加されるMISFETは高耐圧用MISFETで構成される。
Therefore, the MISFET constituting the peripheral circuit is composed of a high breakdown voltage MISFET having a high breakdown voltage
キャパシタ(容量素子)は、高耐圧用MISFET形成工程を利用して形成したMIS容量素子と、低耐圧用MISFET形成工程を利用して形成したMIS容量素子とを有する。 The capacitor (capacitance element) includes a MIS capacitance element formed using a high breakdown voltage MISFET formation step and a MIS capacitance element formed using a low breakdown voltage MISFET formation step.
これらのMISFET及びキャパシタによりチャージポンプ回路等の昇圧回路は構成される。なお、高耐圧用ゲート絶縁膜16の膜厚は低耐圧用ゲート絶縁膜15の膜厚よりも厚く構成される。
A booster circuit such as a charge pump circuit is constituted by these MISFETs and capacitors. It should be noted that the high breakdown voltage
低耐圧用MISFET、高耐圧用MISFET、キャパシタ等の半導体素子間は、素子分離溝4及び素子分離溝に埋め込まれた素子分離絶縁膜により素子分離される。すなわち、高耐圧用MISFET形成領域、低耐圧用MISFET形成領域、キャパシタ形成領域等の半導体素子形成領域の素子分離溝4で素子分離される。
The semiconductor elements such as the low breakdown voltage MISFET, the high breakdown voltage MISFET, and the capacitor are separated by the
Nチャネル型の高耐圧用MISFETは、主に半導体基板1に形成されたP型不純物層(P型ウェル領域)7上に、MISFETのゲート絶縁膜として高耐圧用ゲート絶縁膜16と、高耐圧用MISFETのゲート絶縁膜16上に形成されたMISFETのゲート電極17bと、ゲート電極17bおよび酸化シリコン膜18からなるゲート電極構造21の側壁に形成されたサイドウォール26と、P型不純物層(P型ウェル領域)7に形成されたソース・ドレイン領域となるN型不純物層24a、27aとからなる。N型不純物層24a、27aは、配線層34aに電気的に接続される。
The N channel type high breakdown voltage MISFET mainly includes a high breakdown voltage
高耐圧用ゲート電極17bは、メモリセルのコントロールゲート電極(メモリゲート電極)17aと同層の導電膜で形成される。
The high breakdown
高耐圧用MISFET形成工程を利用して形成したキャパシタ(MIS容量素子)Cは、主に半導体基板1に形成されたN型不純物層(N型ウェル領域)8に形成されたキャパシタ形成溝4a上に、高耐圧用MISFETのゲート絶縁膜を形成する工程で形成されたキャパシタの誘電体膜16aと、高耐圧用MISFETのゲート電極17bを形成する工程で形成されたキャパシタ電極17cとからなる。また、キャパシタの上部電極構造22は、キャパシタ電極17cおよび酸化シリコン膜18から形成される。
A capacitor (MIS capacitor element) C formed by using the high breakdown voltage MISFET forming step is formed on the
すなわち、キャパシタ形成溝4aはMISFET等の半導体素子間を分離する素子分離溝4を形成する工程と同一の工程を用いて形成され、キャパシタ形成溝4aの側面及び底面にキャパシタの誘電体膜16aが形成され、キャパシタ電極17cはキャパシタの誘電体膜16aを介してキャパシタ形成溝4aを埋め込むように形成される。
That is, the
なお、キャパシタ(MIS容量素子)形成領域にN型不純物層(N型ウェル領域)8を形成する工程は、図示しないpチャネルMISFET形成領域にN型不純物層(N型ウェル領域)8を形成する工程と同一工程で形成される。 The step of forming the N-type impurity layer (N-type well region) 8 in the capacitor (MIS capacitor element) formation region forms the N-type impurity layer (N-type well region) 8 in the p-channel MISFET formation region (not shown). It is formed in the same process as the process.
Nチャネル型の高耐圧用MISFETのゲート電極17bを形成する工程と同じ工程で形成されたキャパシタ電極17cは、キャパシタの上部電極となり、N型不純物層(N型ウェル領域)8はキャパシタの下部電極となる。N型不純物層(N型ウェル領域)8は、pチャネルMISFETのソース・ドレイン領域形成工程を用いて形成されたN型不純物層28aを介して、配線層35aに電気的に接続され、キャパシタ電極17cは配線層36aに電気的に接続される。
The
低耐圧用MISFETは、主に、半導体基板1に形成されたP型不純物層(P型ウェル領域)7上に、MISFETのゲート絶縁膜として低耐圧用ゲート絶縁膜15と、低耐圧用ゲート絶縁膜15上に形成されたMISFETのゲート電極17bと、ゲート電極17bおよび酸化シリコン膜18からなるゲート電極構造21の側壁に形成されたサイドウォール26と、P型不純物層(P型ウェル領域)7に形成されたソース・ドレイン領域となるN型不純物層24b、27bとからなる。N型不純物層24b、27bは、配線層34bに電気的に接続される。
The low breakdown voltage MISFET mainly includes a low breakdown voltage
低耐圧用ゲート電極17bは、メモリセルのコントロールゲート電極(メモリゲート電極)17aと同層の導電膜で形成される。
The low breakdown
低耐圧用MISFET形成工程を利用して形成したキャパシタ(MIS容量素子)は、主に半導体基板1に形成されたN型不純物層(N型ウェル領域)8に形成されたキャパシタ形成溝4a上に、低耐圧用MISFETのゲート絶縁膜形成する工程で形成されたキャパシタの誘電体膜15aと、低耐圧用MISFETのゲート電極17b形成工程で形成されたキャパシタ電極17cとからなる。また、キャパシタ上部電極構造22は、キャパシタ電極17cおよび酸化シリコン膜18から形成される。
A capacitor (MIS capacitive element) formed by using the low breakdown voltage MISFET formation step is formed on the
キャパシタ形成溝4aは、MISFET等の半導体素子間を分離する素子分離溝4形成工程と同一工程を用いて形成され、キャパシタ形成溝4aの側面及び底面にキャパシタの誘電体膜15aが形成され、キャパシタ電極17cはキャパシタの誘電体膜15aを介してキャパシタ形成溝4aを埋め込むように形成される。
The
低耐圧用MISFETのゲート電極17b形成工程で形成されたキャパシタ電極17cは、キャパシタの上部電極を構成し、N型不純物層(N型ウェル領域)8はキャパシタの下部電極を構成する。N型不純物層(N型ウェル領域)8は、pチャネルMISFETのソース・ドレイン領域形成工程を用いて形成されたN型不純物層28bを介して、配線層35bに電気的に接続され、キャパシタ電極17cは配線層36bに電気的に接続される。
The
これらキャパシタによりチャージポンプ回路等の昇圧回路の容量素子が構成されるが、昇圧回路の能力向上のためにはキャパシタの容量、すなわちMIS容量素子の占有面積を大きくしなければならず、これによりチップに占める昇圧回路の占有面積が増加する問題点があった。すなわち、単位面積あたりのキャパシタの容量値を増やす必要があり、本実施の形態では、素子分離溝形成工程を用いて半導体基板1の表面にキャパシタ形成溝4aを形成し、その内部にキャパシタ(MIS容量素子)Cのキャパシタ電極17cを埋め込んで形成することで、キャパシタ(MIS容量素子)を平坦な半導体基板1表面上に形成した場合と比べ、キャパシタ(MIS容量)の面積、すなわち、キャパシタ形成溝4aの側面及び底面がMIS容量となるので、単位面積当たりのキャパシタ容量を向上することができ、MIS容量を増やすことができる。
These capacitors constitute a capacitor element of a boost circuit such as a charge pump circuit. However, in order to improve the capacity of the boost circuit, the capacitance of the capacitor, that is, the area occupied by the MIS capacitor element must be increased. There is a problem that the area occupied by the booster circuit increases. That is, it is necessary to increase the capacitance value of the capacitor per unit area. In the present embodiment, the
また、キャパシタ(容量素子)を、キャパシタ形成領域に形成された複数のキャパシタ形成溝4aと、前記複数のキャパシタ形成溝4a内を含むキャパシタ形成領域上に形成されたキャパシタ誘電体膜15a及びキャパシタ電極17cとで形成する。これにより、キャパシタの表面積を増大させて単位面積当たりのキャパシタ容量を向上することができる。
The capacitor (capacitance element) includes a plurality of
また、前記キャパシタ形成溝4aの深さは前記素子分離溝4の深さと実質的に等しく構成され、キャパシタ形成溝4aは素子分離溝4を形成する工程を用いて形成される。すなわち、キャパシタ形成溝4aは、キャパシタ形成領域を含む半導体基板1上に各半導体素子を分離する素子分離溝4を形成する工程を用いて少なくとも1つ以上形成され、素子分離絶縁膜である酸化シリコン膜5を埋め込んだ後にキャパシタ形成領域の素子分離絶縁膜である酸化シリコン膜5を除去することで形成されている。すなわち、キャパシタ形成溝4aは、素子分離溝4と同一の形成工程で少なくとも1つ以上形成される。
The depth of the
また、キャパシタの誘電体膜15a、16aは、それぞれMISFETの低耐圧用ゲート絶縁膜15および高耐圧用ゲート絶縁膜16と同層の絶縁膜で形成され、キャパシタ電極17cは、MISFETのゲート電極17b及びコントロールゲート電極17aと同層の導電膜で形成される。すなわち、キャパシタの誘電体膜15a、16aは、それぞれMISFETの低耐圧用ゲート絶縁膜15および高耐圧用ゲート絶縁膜16と同一の形成工程で形成された絶縁膜であり、キャパシタ電極17cは、MISFETのゲート電極17b及びコントロールゲート電極17aと同一の形成工程で形成された導電膜である。これにより、製造工程の簡略化を図ることが出来るとともに、単位面積当たりのキャパシタ容量を向上することが出来る。
The
次に、本実施の形態1の半導体装置の製造方法を以下に示す。 Next, a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be described below.
まず、図4に示すように、たとえばP型の単結晶シリコンからなる半導体基板1を用意する。次に、この半導体基板1を、例えば熱酸化してその表面に8〜10nm程度の膜厚の酸化シリコン膜2を形成する。
First, as shown in FIG. 4, a
次いで、酸化シリコン膜2の上層に、たとえばCVD(Chemical Vapor Deposition)法で130〜150nm程度の膜厚の窒化シリコン膜3を保護膜として堆積した後、図5に示すように、レジストパターンをマスクとして窒化シリコン膜3、酸化シリコン膜2及び半導体基板1を順次ドライエッチングすることにより、半導体基板1に素子分離溝4を形成する。このとき、キャパシタ形成領域にキャパシタ形成溝4aは少なくとも1つ以上形成され、このときのキャパシタ形成溝4aの平面形状は、図6に示すようにストライプ状、または図7に示すように穴状、または図8に示すように格子状に形成する。すなわち、複数のキャパシタ形成溝4aの形状は、穴状、ストライプ状、または、格子状により形成される。
Next, a
このように、素子分離溝4およびキャパシタ形成溝4aを同一の工程で形成することで、製造工程の簡略化が図れる。さらにキャパシタ形成領域の表面上に少なくとも1つ以上のキャパシタ形成溝4aを形成することで、単位面積あたりのキャパシタ容量を向上させることができる。また、キャパシタ形成溝4aの形成パターンは穴状、ストライプ状、または、格子状に限らず他の形状であっても良く、本発明の要旨を逸脱しない限り、変更は可能である。
Thus, the manufacturing process can be simplified by forming the
次に、図9に示すように、半導体基板1上に、例えば絶縁膜としてCVD法を用いて酸化シリコン膜5を堆積する。次いで、酸化シリコン膜5を化学機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)法で研磨して、素子分離溝4の内部に酸化シリコン膜5を残して埋め込むことで、素子分離領域を形成する。同様にキャパシタ形成溝4aの内部にも酸化シリコン膜5が埋め込まれる。
Next, as shown in FIG. 9, a
次に、例えば熱リン酸を用いて窒化シリコン膜3を除去した後、メモリセル及びNチャネル型MISFET形成領域にP型不純物、たとえばボロン(B)をイオン打込み法で注入し、P型不純物層(P型ウェル領域)7を形成する。また、キャパシタ及び図示しないPチャネル型MISFET形成領域にN型不純物、たとえばリン(P)又は砒素(As)をイオン打込み法で注入し、N型不純物層(N型ウェル領域)8を形成する。
Next, after removing the
次に、図10に示すように、例えば半導体基板1を熱酸化して表面に8〜12nm程度の酸化シリコン膜を形成することによって、メモリセルのメモリトンネル絶縁膜(第1メモリゲート絶縁膜)9を形成する。続いて、CVD法により半導体基板1の全面にメモリセルのフローティングゲート電極(電荷蓄積層)10となる多結晶シリコン層10aを堆積する。
Next, as shown in FIG. 10, for example, the
次に、図11に示すように、多結晶シリコン層10a上の全面に、メモリセルのメモリゲート層間膜(第2メモリゲート絶縁膜)となる酸化シリコン膜と窒化シリコン膜の積層膜11aを形成する。更に、この積層膜11a上に保護膜として窒化シリコン膜13を形成し、積層膜11aおよび窒化シリコン膜13からなるメモリゲート層間膜11(以下、NONO膜11と記す)を形成する。NONO膜11は、例えばCVD法を用いて、2〜6nm程度の膜厚の酸化シリコン膜と、5〜9nm程度の膜厚の窒化シリコン膜と、3〜7nm程度の膜厚の酸化シリコン膜と、保護膜として5〜15nm程度の膜厚の窒化シリコン膜を順次積層させて形成する。
Next, as shown in FIG. 11, a
次に、図12に示すように、メモリセル形成領域の全面をレジストパターン121で覆った後、MISFET形成領域の全面とキャパシタ形成領域の全面に形成されたNONO膜11、多結晶シリコン層10a、及びメモリトンネル絶縁膜9を、例えばドライエッチングにより順次除去する。
Next, as shown in FIG. 12, after covering the entire surface of the memory cell formation region with the resist
次に、図13に示すように、メモリセル形成領域の全面及びMISFET形成領域の全面に図14に示す平面パターンで形成したレジストパターン122をマスクとし、キャパシタのキャパシタ形成溝4aに埋め込まれた酸化シリコン膜5を、例えばドライエッチングにより選択的に除去する。
Next, as shown in FIG. 13, the resist
次に、MISFETのゲート絶縁膜を形成するが、ここで、MISFETに用いられるゲート絶縁膜とキャパシタに用いられるキャパシタ誘電体膜は同層の誘電体膜で形成される。すなわち、MISFETに用いられるゲート絶縁膜とキャパシタに用いられるキャパシタ誘電体膜は同一の工程で形成する。本実施の形態では、高耐圧用のゲート絶縁膜と低耐圧用のゲート絶縁膜を、同一の製造工程内で作り分ける場合の例について、(a)キャパシタ誘電体膜を形成する工程と、高耐圧用のゲート絶縁膜を形成する工程とを同一の工程とする場合と、(b)キャパシタ誘電体膜を形成する工程と、低耐圧用のゲート絶縁膜を形成する工程とを同一の工程とする場合について説明をする。 Next, a gate insulating film of the MISFET is formed. Here, the gate insulating film used for the MISFET and the capacitor dielectric film used for the capacitor are formed of the same dielectric film. That is, the gate insulating film used for the MISFET and the capacitor dielectric film used for the capacitor are formed in the same process. In the present embodiment, for an example in which a high breakdown voltage gate insulating film and a low breakdown voltage gate insulating film are separately formed in the same manufacturing process, (a) a step of forming a capacitor dielectric film, The step of forming the gate insulating film for breakdown voltage is the same step, and the step of forming the capacitor dielectric film and the step of forming the gate insulating film for low breakdown voltage are the same step. The case where it does is demonstrated.
(a)図15に示すように、たとえば半導体基板1を熱酸化することで、MISFET形成領域とキャパシタ形成溝4aを含むキャパシタ形成領域に、MISFETの高耐圧用ゲート絶縁膜及びキャパシタの誘電体膜となる、12〜16nm程度の膜厚の酸化シリコン膜14を形成する。
(A) As shown in FIG. 15, for example, by thermally oxidizing the
(b)次に、図16及び図17に示すように、メモリセル形成領域の全面と、MISFET形成領域およびキャパシタ形成領域の高耐圧用ゲート絶縁膜を用いる領域の全面とにレジストパターン123を形成する。すなわち、MISFET形成領域およびキャパシタ形成領域の低耐圧用ゲート絶縁膜を用いる領域の全面を露出するように、レジストパターン123が形成される。
(B) Next, as shown in FIGS. 16 and 17, a resist
次に、図18に示すように、MISFETとキャパシタの低耐圧用ゲート絶縁膜を用いる領域に形成された酸化シリコン膜14を、例えばドライエッチングにより除去する。
Next, as shown in FIG. 18, the
次に、図19に示すように、レジストパターン123を取り除いた後、例えば半導体基板1を熱酸化することで、MISFETとキャパシタの低耐圧用ゲート絶縁膜となる、4〜8nm程度の膜厚の酸化シリコン膜を成膜することによって低耐圧用ゲート絶縁膜15および誘電体膜15aを形成する。
Next, as shown in FIG. 19, after removing the resist
なお、図20に示すように、この熱酸化により、MISFETとキャパシタの高耐圧用ゲート絶縁膜を用いる領域の酸化シリコン膜14は酸化され15〜20nm程度の膜厚の高耐圧用ゲート絶縁膜16および誘電体膜16aとなる。すなわち、MISFET形成領域およびキャパシタ形成領域の高耐圧用ゲート絶縁膜を用いる領域には、前記高耐圧用ゲート絶縁膜16が形成される。
As shown in FIG. 20, by this thermal oxidation, the
一方、図19に示したように、MISFET形成領域およびキャパシタ形成領域の低耐圧用ゲート絶縁膜を用いる領域には、前記低耐圧用ゲート絶縁膜15が形成される。低耐圧用ゲート絶縁膜15となる酸化シリコン膜は、MISFETの低耐圧用ゲート絶縁膜及びキャパシタのキャパシタ誘電体膜として機能する。
On the other hand, as shown in FIG. 19, the low breakdown voltage
本実施の形態1では、以降の工程を、キャパシタ誘電体膜を(a)高耐圧用のゲート絶縁膜と同一の膜としたものを主として記述していくが、(b)低耐圧用のゲート絶縁膜を記述する場合も、この後の製造方法は同様の手順で行うものであるため、一部を除きその説明を省略する。 In the first embodiment, the subsequent steps are mainly described in which the capacitor dielectric film is made of the same film as (a) the gate insulating film for high breakdown voltage, but (b) the gate for low breakdown voltage. Also in the case of describing the insulating film, since the subsequent manufacturing method is performed in the same procedure, the description thereof is omitted except for a part.
次に、図21に示すように、メモリセルに形成されたNONO膜11上、及び、MISFETとキャパシタに形成された低耐圧用ゲート絶縁膜15および高耐圧用ゲート絶縁膜16上に、例えばメモリセルのコントロールゲート電極(メモリゲート電極)17a(図2参照)となる多結晶シリコン層17を形成する。続いて、多結晶シリコン層17上に、メモリセルのキャップ層となる絶縁膜として、例えば酸化シリコン膜18をCVD法によって堆積する。
Next, as shown in FIG. 21, on the
次に、図22に示すように、酸化シリコン膜18上にレジストパターン124を形成して酸化シリコン膜18、多結晶シリコン膜17、NONO膜11および多結晶シリコン層10aをドライエッチングすることで、メモリセルのコントロールゲート電極(メモリゲート電極)17a、フローティングゲート電極(電荷蓄積層)10、高耐圧用及び低耐圧用MISFETのゲート電極17b、及びキャパシタのキャパシタ電極17cを形成する。ここまでの工程により、メモリトンネル絶縁膜9、フローティングゲート電極10、メモリゲート層間膜11、コントロールゲート電極17aおよび酸化シリコン膜18からなるメモリゲート電極構造20を形成することができる。
Next, as shown in FIG. 22, a resist
なお、メモリセルのコントロールゲート電極(メモリゲート電極)17aは、多結晶シリコン層上にコバルトシリサイド(CoSi)膜等のシリサイド膜を形成したポリサイド構造で構成してもよい。 The control gate electrode (memory gate electrode) 17a of the memory cell may have a polycide structure in which a silicide film such as a cobalt silicide (CoSi) film is formed on a polycrystalline silicon layer.
次に、図23に示すように、MISFET形成領域及びキャパシタ形成領域の全面をレジストで覆った後に、メモリセル形成領域に、例えばメモリゲート電極構造20に対して自己整合に砒素(As)等のN型不純物をイオン打ち込み法で導入することで、メモリセルのソース・ドレイン領域となるN型不純物層23a、23bを形成する。続いて、メモリセル形成領域及びキャパシタ形成領域の全面をレジストで覆った後に、MISFET形成領域に、例えばゲート電極部21に対して自己整合にリン(P)等のN型不純物をイオン打ち込み法で導入することで、MISFETのソース・ドレイン領域となるN型不純物層24aを形成する。
Next, as shown in FIG. 23, after covering the entire surface of the MISFET formation region and the capacitor formation region with a resist, in the memory cell formation region, for example, arsenic (As) or the like is self-aligned with the memory
また、MISFETのゲート絶縁膜が低耐圧用ゲート絶縁膜15である場合は、砒素(As)イオンを打ち込み法で導入し、N型不純物層24b(図3参照)を形成する。
When the gate insulating film of the MISFET is the low breakdown voltage
次に、図24に示すように、主面、すなわち、メモリセル形成領域、MISFET形成領域及びキャパシタ形成領域の全面に、例えばCVD法によって110〜150nm程度の膜厚の窒化シリコン膜25を堆積する。続いて、メモリセル形成領域の全面にレジストで覆った後に、MISFET形成領域及びキャパシタ形成領域の窒化シリコン膜25を異方性ドライエッチングすることで、MISFETのゲート電極及びキャパシタ電極の側壁にサイドウォール26を形成する。
Next, as shown in FIG. 24, a
次に、MISFETのゲート電極部21、キャパシタ上部電極部22とサイドウォール26に対して自己整合的に砒素(As)等のN型不純物をイオン打ち込み法で導入することで、MISFETのソース・ドレイン領域となるN型不純物層27aとキャパシタの下部電極引き上げ部の拡散層となるN型不純物領域28aを形成する。
Next, an N-type impurity such as arsenic (As) is introduced in a self-aligned manner into the
次に、主面、すなわちメモリセル形成領域、MISFET及びキャパシタ形成領域の全面に、層間絶縁膜29として、例えば酸化シリコン膜(図2および図3参照)をCVD法により堆積した後、CMP法によってその表面を平坦化する。
Next, after depositing, for example, a silicon oxide film (see FIGS. 2 and 3) as an
次に、MISFET形成領域及びキャパシタ形成領域の全面をレジストで覆った後に、層間絶縁膜29にパターニングを施して、層間絶縁膜29にメモリセル形成領域のN型不純物層23a、23bに達する接続孔CONT1(図2参照)を形成する。
Next, after covering the entire surface of the MISFET formation region and the capacitor formation region with a resist, the
次に、図25に示すように、メモリセル形成領域の全面をレジストカバーで覆った後に、層間絶縁膜29にパターニングを施して、MISFET形成領域のN型不純物層24a、27aを露出する接続孔CONT2(図2および図3参照)と、キャパシタの下部電極引き上げ部のN型不純物層28aに達する接続孔CONT3(図2および図3参照)と、キャパシタ上部電極構造22に達する接続孔CONT4(図2および図3参照)を形成する。
Next, as shown in FIG. 25, after covering the entire surface of the memory cell formation region with a resist cover, the
次に、接続孔CONT1〜4内を含む層間絶縁膜29上に、例えばスパッタリング法を用いてTiN膜を堆積する。続いて、CVD法を用いてそのTiN膜上にW膜を堆積することで接続孔CONT1〜4をそのW膜で埋め込む。次いで、層間絶縁膜29上のW膜及びTiN膜をCMP法によって除去することで接続孔CONT1〜4内にW膜及びTiN膜を残し、W膜及びTiN膜からなるプラグを形成する。
Next, a TiN film is deposited on the
次に、層間絶縁膜29及びプラグ層33a上に、例えばCVD法を用いて酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜32(図2および図3参照)を堆積する。続いて、プラグ層33aへの引き出し配線孔33b(図2および図3参照)を形成した後、例えばその引き出し配線孔33bにW膜をスパッタリング法によって埋め込み、そのW膜をエッチバックすることで、キャパシタに形成されたN型不純物層23a、23bに電気的に接続する配線層33(図2参照)と、高耐圧用MISFETに形成されたN型不純物層24a、27aに電気的に接続する配線層34a(図2参照)と、低耐圧用MISFETに形成されたN型不純物層24b、27bに電気的に接続する配線層34b(図3参照)と、キャパシタに形成されたN型不純物層28a、28bに電気的に接続する配線層35a(図2参照)及び35b(図3参照)と、キャパシタ上部電極17cに電気的に接続する配線層36a(図2参照)及び配線層36b(図3参照)とを形成する。
Next, an interlayer insulating film 32 (see FIGS. 2 and 3) made of a silicon oxide film is deposited on the
以上のような実施の形態に基づき、図2に示した構造を形成することができる。また、MISFETのゲート絶縁膜及びキャパシタのキャパシタ誘電体膜に低耐圧用ゲート絶縁膜を用いた場合の図面は図3のように示される。 Based on the above embodiment, the structure shown in FIG. 2 can be formed. Further, FIG. 3 shows a drawing in which a low-voltage gate insulating film is used for the gate insulating film of the MISFET and the capacitor dielectric film of the capacitor.
このような本実施の形態1によれば、素子分離溝4とキャパシタ形成溝4aとを同一の工程で形成することができる。また、MISFETの高耐圧用ゲート絶縁膜16または低耐圧用ゲート絶縁膜15を形成する工程と、キャパシタの誘電体膜16aまたは誘電体膜15aとを同一の工程で形成することができる。すなわち、高耐圧用ゲート絶縁膜16または低耐圧用ゲート絶縁膜15と、キャパシタの誘電体膜16aまたは誘電体膜15aとの形成に用いる絶縁膜を同一の工程で形成する。また、MISFETのゲート電極17bを形成する工程と、キャパシタ電極17cとを同一の工程で形成することができる。すなわち、MISFETのゲート電極17bと、キャパシタ電極17cとの形成に用いる導体膜を同一の工程で形成する。このことから、本実施の形態1の半導体装置の製造工程の簡略化を図ることができる。
According to the first embodiment, the
(実施の形態2)
次に、本実施の形態2の半導体装置の要部の構造を図25に示す。
(Embodiment 2)
Next, FIG. 25 shows a structure of a main part of the semiconductor device according to the second embodiment.
前記実施の形態1では、図9に示したように、キャパシタ形成溝4aに埋め込まれた酸化シリコン膜5を除去する工程において、レジストパターンとして図14に示したようなマスクを用いたが、本実施の形態2では、図27および図28に示すマスクを用いてパターニングを施すことで、素子分離溝4の一部をキャパシタ形成領域の一部として用いてもよい。
In the first embodiment, as shown in FIG. 9, in the step of removing the
なお、説明を解り易くするため、以下のプロセスにおいて、前記実施の形態1と同様の部分の説明は省略する。 In addition, in order to make the explanation easy to understand, in the following process, the description of the same part as the first embodiment is omitted.
まず、前記実施の形態1において図12に示した工程の後、素子分離溝4(図12参照)及び少なくとも1つ以上のキャパシタ形成溝4aに埋め込まれた酸化シリコン膜5上に、図27及び28に示すレジストパターン125を形成し、レジストパターン125をマスクとしたドライエッチングを施すことで、キャパシタ形成溝4a及び素子分離溝4の一部に埋め込まれた酸化シリコン膜5を除去する。
First, after the step shown in FIG. 12 in the first embodiment, on the
次に、前記実施の形態1の図15以降に示した工程と同様に、MISFETのゲート絶縁膜(低耐圧用ゲート絶縁膜15または高耐圧用ゲート絶縁膜16)を形成する。
Next, similarly to the steps shown in FIG. 15 and subsequent drawings of the first embodiment, a gate insulating film (low-voltage
以降の工程は、前記実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。 Since the subsequent steps are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
このように本実施の形態2においては、製造工程の追加をすることなく、素子分離溝4の一部をキャパシタ形成領域の一部として利用することで、キャパシタの単位面積あたりの容量を増やすことができる。
As described above, in the present second embodiment, the capacitance per unit area of the capacitor is increased by using a part of the
また、本実施の形態2は、前記実施の形態1に基づいて説明したが、以降の実施の形態でも同様に実施可能である。 Further, although the second embodiment has been described based on the first embodiment, it can be similarly implemented in the following embodiments.
(実施の形態3)
本実施の形態3の半導体装置の要部の構造を図29に示す。
(Embodiment 3)
FIG. 29 shows the structure of the main part of the semiconductor device according to the third embodiment.
前記実施の形態1では、MISFETのゲート絶縁膜(低耐圧用ゲート絶縁膜15および高耐圧用ゲート絶縁膜16)を形成する工程と、キャパシタの誘電体膜15a、16aを形成する工程とを同一の工程としたが、本実施の形態3では、メモリセルのメモリゲート層間膜(第2メモリゲート絶縁膜)であるNONO膜11と、キャパシタのキャパシタ誘電体膜とを同層の誘電体膜で形成したものである。すなわち、メモリセルのメモリゲート層間膜(第2メモリゲート絶縁膜)であるNONO膜11を形成する工程と、キャパシタのキャパシタ誘電体膜を形成する工程とを同一の工程とするものである。
In the first embodiment, the step of forming the gate insulating film (low-voltage
なお、説明を解り易くするため、以下のプロセスにおいて、前記実施の形態1と同様の部分の説明は省略する。またMISFETは実施の形態1と同様にゲート絶縁膜を高耐圧用と低耐圧用に作り分けているが、高耐圧用を主として説明していく。 In addition, in order to make the explanation easy to understand, in the following process, the description of the same part as the first embodiment is omitted. In the MISFET, the gate insulating film is separately formed for the high breakdown voltage and the low breakdown voltage as in the first embodiment, but the high breakdown voltage will be mainly described.
前記実施の形態1にて図10に示したメモリセルのフローティングゲート電極(電極電荷蓄積層)となる多結晶シリコン層10aを形成する工程の後、多結晶シリコン層10aが形成された状態で、メモリセル及びMISFET形成領域の全面をレジストで覆った後に、キャパシタ形成領域に形成された多結晶シリコン層10aをドライエッチングにより除去する。
After the step of forming the
次に、図30に示すように、メモリセル形成領域及びMISFET形成領域の全面とキャパシタ形成領域のキャパシタ形成溝4aを除く領域をレジストパターン126で覆った後に、キャパシタ形成領域におけるメモリトンネル絶縁膜9及びキャパシタ形成溝4aに埋め込まれた酸化シリコン膜5を、順次ドライエッチングにより除去する。
Next, as shown in FIG. 30, after covering the entire area of the memory cell formation region and MISFET formation region and the capacitor formation region except the
次に、図31に示すように、メモリセル形成領域の全面、MISFET形成領域及びキャパシタ形成領域の全面に、メモリセルのゲート層間膜となるNONO膜11を実施の形態1と同様な工程で形成する。すなわち、メモリゲート層間膜11と、キャパシタの誘電体膜との形成に用いる絶縁膜を同一の工程で形成する。
Next, as shown in FIG. 31, a
次に、図32に示すように、メモリセル及びキャパシタ形成領域の全面をレジスト127で覆った後に、MISFET形成領域に形成されたNONO膜11、多結晶シリコン層10a及びメモリトンネル絶縁膜9をドライエッチングによって除去する。また、図33に示すように、低耐圧用ゲート絶縁膜15を形成する領域も同様においても除去する。
Next, as shown in FIG. 32, after covering the entire surface of the memory cell and capacitor formation region with a resist 127, the
続いて、MISFET形成領域に高耐圧用ゲート絶縁膜16および低耐圧用ゲート絶縁膜15を形成する。高耐圧用ゲート絶縁膜16および低耐圧用ゲート絶縁膜15を形成する方法については、前記実施の形態1と同様に(a)高耐圧用ゲート絶縁膜、(b)低耐圧用ゲート絶縁膜、とで作り分けており、その製造方法については同様なので説明は省略する(図34および図35参照)。
Subsequently, a high breakdown voltage
次に、図36に示すように、メモリセル及びキャパシタ形成領域に形成されたNONO膜11上及びMISFET形成領域に形成されたゲート絶縁膜上に、メモリセルのコントロールゲート電極(メモリゲート電極)17aとなる多結晶シリコン膜及びキャップ層となる酸化シリコン膜18をCVD法により順次堆積する。
Next, as shown in FIG. 36, the control gate electrode (memory gate electrode) 17a of the memory cell is formed on the
次に、レジストパターン128を形成し、このレジストパターン128を用いたドライエッチングによりメモリゲート電極構造20、MISFETのゲート電極構造21及びキャパシタ上部電極構造22を形成する。すなわち、メモリゲート電極構造20、MISFETのゲート電極構造21及びキャパシタ上部電極構造22の形成に用いる導電体膜を同一の工程で形成する。
Next, a resist
以下、前記実施の形態1と同様の製造工程を経て図29に示す不揮発性メモリを有する半導体装置を形成することができるので、その説明は省略する。 In the following, the semiconductor device having the nonvolatile memory shown in FIG. 29 can be formed through the same manufacturing process as in the first embodiment, and the description thereof is omitted.
このようにキャパシタのキャパシタ誘電体膜と、メモリセルのメモリゲート層間膜を同一の工程で形成することで、製造工程の簡略化が図れる。また、キャパシタのキャパシタ誘電体膜として、MISFETの低耐圧用ゲート絶縁膜15または高耐圧用ゲート絶縁膜16の代わりにNONO膜11を用いることで、信頼性の高いキャパシタ誘電体膜とすることができる。
As described above, the capacitor dielectric film of the capacitor and the memory gate interlayer film of the memory cell are formed in the same process, whereby the manufacturing process can be simplified. Further, by using the
(実施の形態4)
次に、本実施の形態4の半導体装置の要部の構造を図37に示す。
(Embodiment 4)
Next, FIG. 37 shows the structure of the main part of the semiconductor device according to the fourth embodiment.
前記実施の形態1では、メモリセルの形成工程を図10〜22に示したように、メモリセルの電荷蓄積層として多結晶シリコン層10aを形成しているが、電荷蓄積層として窒化シリコン膜41を用いて形成するものである。なお、窒化シリコン膜41は、窒化シリコン膜41のトラップの電子を捕獲することで電荷を蓄積する。
In the first embodiment, the
なお、説明を解り易くするため、以下のプロセスにおいて、前記実施の形態1と同様の部分の説明は省略する。 In addition, in order to make the explanation easy to understand, in the following process, the description of the same part as the first embodiment is omitted.
前記実施の形態1にて図10に示した工程の後、図38に示すように、メモリトンネル絶縁膜9上に、例えばCVD法を用いて窒化シリコン膜41、酸化シリコン膜42を順次堆積する。この窒化シリコン膜41は、メモリセルのフローティングゲート電極の代わりとして電荷を蓄積する役目を果たす。
After the process shown in FIG. 10 in the first embodiment, as shown in FIG. 38, a
次に、図39に示すように、メモリセル形成領域の全面をレジストパターン129で覆い、MISFET形成領域及びキャパシタ形成領域に形成された酸化シリコン膜42、窒化シリコン膜41及びメモリトンネル絶縁膜9を順次エッチングし除去する。次に、前記実施の形態1にて図14に示したレジストパターン122を形成し、キャパシタ形成溝4aに埋め込まれた酸化シリコン膜5を除去する。
Next, as shown in FIG. 39, the entire surface of the memory cell formation region is covered with a resist
続いて、図40に示すように、MISFET形成領域及びキャパシタ形成領域に、それぞれMISFETのゲート絶縁膜(低耐圧用ゲート絶縁膜15および高耐圧用ゲート絶縁膜16)および誘電体膜16aを前記実施の形態1と同様の工程で形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 40, the MISFET gate insulating film (the low breakdown voltage
次に、図41に示すように、メモリセル形成領域に形成された酸化シリコン膜42上と、MISFET形成領域及びキャパシタ形成領域に形成された低耐圧用ゲート絶縁膜15または高耐圧用ゲート絶縁膜16上に、CVD法を用いて多結晶シリコン膜44及び酸化シリコン膜45を順次堆積する。
Next, as shown in FIG. 41, the low breakdown voltage
次に、図42に示すように、レジストパターン130をマスクとしてパターニングを行い、メモリゲート電極44a、MISFETのゲート電極44bおよびキャパシタの上部電極44cを形成する。すなわち、メモリゲート電極44a、MISFETのゲート電極44bおよびキャパシタの上部電極44cを同層の導電体膜で構成し、メモリゲート電極44a、MISFETのゲート電極44bおよびキャパシタの上部電極44cの形成に用いる導電体膜を同一の工程で形成する。ここまでの工程により、メモリトンネル絶縁膜9、窒化シリコン膜41、酸化シリコン膜42、メモリゲート電極44aおよび酸化シリコン膜45からなるメモリゲート電極構造40を形成することができる。
Next, as shown in FIG. 42, patterning is performed using the resist
これ以降は、前記実施の形態1と同様の工程を経て図37に示す不揮発性メモリを有する半導体装置が形成されるため、その説明を省略する。 Thereafter, the semiconductor device having the non-volatile memory shown in FIG. 37 is formed through the same steps as in the first embodiment, and the description thereof is omitted.
このように本実施の形態4においては、メモリセルの電荷蓄積層を前記実施の形態1における多結晶シリコン層10aの代わりに窒化シリコン膜41を用いて形成しているが、連続した導電膜である多結晶シリコン層10aに電荷蓄積を行う場合と比較すると、窒化シリコン膜41中の電子トラップが非連続で離散的であるため、メモリトンネル絶縁膜9の一部にピンホール等の電荷漏洩パスが発生した場合においても、蓄積された電荷のすべてが消失されることがなく、リテンション特性を本質的に強固とすることができる。
As described above, in the fourth embodiment, the charge storage layer of the memory cell is formed using the
また、この窒化シリコン膜41の代わりに数nmの径を有するシリコン球からなる所謂Siナノドットでメモリセルの電荷蓄積層を形成してもよく、その場合も上記の本実施の形態4と同様の効果が得られる。
Further, instead of the
(実施の形態5)
次に、本実施の形態5の半導体装置の要部の構造を図43に示す。
(Embodiment 5)
Next, FIG. 43 shows the structure of the main part of the semiconductor device according to the fifth embodiment.
前記実施の形態4では、前記実施の形態1の変形例として、メモリゲート電極構造20の代わりにメモリゲート電極構造40を形成したが、本実施の形態5は、図43に示すメモリゲート電極構造50のように、いわゆる、スプリットゲート型で形成するものである。
In the fourth embodiment, as a modification of the first embodiment, the memory gate electrode structure 40 is formed instead of the memory
なお、説明を解り易くするため、以下のプロセスにおいて、前記実施の形態1と同様の部分の説明は省略する。 In addition, in order to make the explanation easy to understand, in the following process, the description of the same part as the first embodiment is omitted.
前記実施の形態1の図10に示した工程の後、図44に示すように、メモリトンネル絶縁膜9上に、例えばCVD法により多結晶シリコン膜51と酸化シリコン膜52を順次堆積する。なお、酸化シリコン膜52は、多結晶シリコン膜51の表面を熱酸化することによって形成してもよい。
After the step shown in FIG. 10 of the first embodiment, as shown in FIG. 44, a
次に、図45に示すように、メモリセル形成領域の酸化シリコン膜52上にレジストパターン131を形成した後に、酸化シリコン膜52、多結晶シリコン膜51及びメモリトンネル絶縁膜9を順次パターニングして選択的に除去する。メモリセルの電荷蓄積層は、多結晶シリコン膜51で形成される。
Next, as shown in FIG. 45, after a resist
次に、図46に示すように、前記実施の形態1にて図14に示したマスクと同様のマスクを用いてレジストパターン132を形成し、キャパシタのキャパシタ形成溝4aに形成された酸化シリコン膜5を選択的に除去する。
Next, as shown in FIG. 46, a resist
次に、図47に示すように、MISFETのゲート絶縁膜53となる酸化シリコン膜を、例えばCVD法を用いて形成する。また、MISFETのゲート絶縁膜53となる酸化シリコン膜は、前記実施の形態1における高耐圧用ゲート絶縁膜16(図2参照)および低耐圧用ゲート絶縁膜15(図3参照)を形成した工程と同様の工程によって作り分けてもよい。
Next, as shown in FIG. 47, a silicon oxide film to be the
次に、図48に示すように、ゲート絶縁膜53上に、例えばCVD法を用いて多結晶シリコン膜54及び酸化シリコン膜55を順次堆積する。
Next, as shown in FIG. 48, a
次に、図49に示すように、レジストパターン133を形成して酸化シリコン膜55及び多結晶シリコン膜54をパターニングにより選択的に除去することで、メモリゲート電極54a、MISFETのゲート電極54bおよびキャパシタの上部電極54cを形成することができる。ここまでの工程によって、メモリトンネル絶縁膜9、多結晶シリコン膜51、酸化シリコン膜52、ゲート絶縁膜53、メモリゲート電極54aおよび酸化シリコン膜55からなるメモリゲート電極構造50を形成することができる。
Next, as shown in FIG. 49, by forming a resist
以降は、前記実施の形態1と同様な製造工程を経て図43に示した不揮発性メモリを有する半導体装置を形成することができるので、その説明を省略する。 Thereafter, the semiconductor device having the non-volatile memory shown in FIG. 43 can be formed through the same manufacturing process as in the first embodiment, and the description thereof is omitted.
このように、メモリゲート電極部を本実施の形態5で示すような構造にした場合においても、前記実施の形態1と同様な効果を得ることができる。 Thus, even when the memory gate electrode portion has a structure as shown in the fifth embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
(実施の形態6)
次に、本実施の形態6の半導体装置の要部の構造を図50に示す。
(Embodiment 6)
Next, FIG. 50 shows the structure of the main part of the semiconductor device of the sixth embodiment.
実前記施の形態1では、MISFETのゲート電極及びキャパシタの上部電極にメモリセルのコントロールゲート電極17a(図2参照)となった多結晶シリコン層17(図21参照)を用いたが、本実施の形態6では、これを、前記メモリセルのフローティングゲート電極10(図2参照)となった多結晶シリコン層10a及びコントロールゲート電極17aとなった多結晶シリコン層17を用いて形成するものである。
In the first embodiment, the polycrystalline silicon layer 17 (see FIG. 21) which is the
なお、説明を解り易くするため、以下のプロセスにおいて、前記実施の形態1と同様の部分の説明は省略する。 In addition, in order to make the explanation easy to understand, in the following process, the description of the same part as the first embodiment is omitted.
前記実施の形態1の図9に示した工程の後、図51に示すように、キャパシタ形成溝4a以外の領域をレジストパターン134で覆い、キャパシタ形成溝4aに埋め込まれた酸化シリコン膜5をエッチングし除去する。
After the step shown in FIG. 9 of the first embodiment, as shown in FIG. 51, the region other than the
次に、図52に示すように、例えば半導体基板1を熱酸化することによって、MISFET形成領域にゲート絶縁膜60を形成し、同時にキャパシタ形成溝4a上にもゲート絶縁膜60を形成する。ここで、ゲート絶縁膜60は、前記実施の形態1における高耐圧用ゲート絶縁膜16(図2参照)および低耐圧用ゲート絶縁膜15(図3参照)を形成した工程と同様の工程によって作り分けてもよい。また、この時、メモリセル形成領域にもゲート絶縁膜60と同様の酸化膜が形成される。
Next, as shown in FIG. 52, for example, the
次に、MISFET形成領域及びキャパシタ形成領域の全面をレジストで覆った後にメモリセル形成領域の表面の前記酸化膜をエッチングし除去する。その後、半導体基板1を熱酸化することによって、メモリセル形成領域にメモリトンネル絶縁膜となる酸化シリコン膜61を形成する。
Next, after covering the entire surface of the MISFET formation region and the capacitor formation region with a resist, the oxide film on the surface of the memory cell formation region is removed by etching. Thereafter, the
次に、図53に示すように、CVD法を用いて半導体基板1の全面にメモリセルのフローティングゲート電極(電荷蓄積層)となる多結晶シリコン膜63を堆積させた後、メモリゲート層間膜となるNONO膜64を多結晶シリコン膜63上に形成する。
Next, as shown in FIG. 53, after depositing a
次に、図54に示すように、MISFET形成領域及びキャパシタ形成領域に形成されたNONO膜64の一部を選択的に除去した後に、露出した多結晶シリコン膜63とNONO膜64上に、CVD法を用いてメモリセルのコントロールゲート電極(メモリゲート電極)となる多結晶シリコン膜65及びキャップ層となる酸化シリコン膜66を順次堆積する。これにより、MISFET形成領域およびキャパシタ形成領域に形成された多結晶シリコン膜63と多結晶シリコン膜65とが導通させることができる。その後、レジストパターンを用いたドライエッチングによって酸化シリコン膜66、多結晶シリコン膜65、NONO膜64、多結晶シリコン膜63および酸化シリコン膜61をパターニングすることで選択的に除去し、図50に示したようなメモリゲート電極63a、65a、MISFETのゲート電極63b、65b、キャパシタ上部電極63c、65cとを形成することができる。
Next, as shown in FIG. 54, after selectively removing a part of the
以降は、前記実施の形態1と同様な製造方法を経て図50に示す本実施の形態6の不揮発性メモリを有する半導体装置を形成することができるので、その説明を省略する。 Thereafter, the semiconductor device having the nonvolatile memory of the sixth embodiment shown in FIG. 50 can be formed through the same manufacturing method as that of the first embodiment, and the description thereof is omitted.
上記したように、メモリセルのフローティングゲート電極及びメモリゲート電極を、MISFETのゲート電極及びキャパシタ上部電極と同一の工程で形成する。すなわち、メモリセルのフローティングゲート電極及びメモリゲート電極と、MISFETのゲート電極及びキャパシタ上部電極とを同層の導電体膜で構成し、メモリセルのフローティングゲート電極及びメモリゲート電極と、MISFETのゲート電極及びキャパシタ上部電極との形成に用いる導電体膜を同一の工程で形成する。このようにして形成することで製造工程の簡略化が図ることができる。 As described above, the floating gate electrode and the memory gate electrode of the memory cell are formed in the same process as the gate electrode of the MISFET and the capacitor upper electrode. That is, the floating gate electrode and the memory gate electrode of the memory cell, the gate electrode of the MISFET and the capacitor upper electrode are formed of the same conductive film, the floating gate electrode and the memory gate electrode of the memory cell, and the gate electrode of the MISFET And the conductor film used for formation with the capacitor upper electrode is formed in the same process. By forming in this way, the manufacturing process can be simplified.
このように、MISFETのゲート電極及びキャパシタ上部電極をメモリセルのコントロールゲート電極となる多結晶シリコン膜のみから形成する代わりに、前記メモリセルのフローティングゲート電極となる多結晶シリコン膜及びコントロールゲート電極となる多結晶シリコン膜の両方を用いた場合においても、前記実施の形態1〜5と同様の効果を得ることができる。 Thus, instead of forming the gate electrode of the MISFET and the capacitor upper electrode only from the polycrystalline silicon film that becomes the control gate electrode of the memory cell, the polycrystalline silicon film that becomes the floating gate electrode of the memory cell and the control gate electrode, Even when both of the polycrystalline silicon films are used, the same effects as those of the first to fifth embodiments can be obtained.
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、前記実施の形態1〜6の夫々を他の実施の形態の一つまたは複数と組み合わせても良い。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments of the invention. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say. For example, each of the first to sixth embodiments may be combined with one or more of the other embodiments.
1 半導体基板
2 酸化シリコン膜
3 窒化シリコン膜
4 素子分離溝
4a キャパシタ形成溝
5 酸化シリコン膜
7 P型不純物層(P型ウェル領域)
8 N型不純物層(N型ウェル領域)
9 メモリトンネル絶縁膜
10 フローティングゲート電極
10a 多結晶シリコン層
11 メモリゲート層間膜(NONO膜)
11a 積層膜
13 窒化シリコン膜
14 酸化シリコン膜(高耐圧用ゲート絶縁膜)
15 低耐圧用ゲート絶縁膜
15a 誘電体膜
16 高耐圧用ゲート絶縁膜
16a 誘電体膜
17 多結晶シリコン層
17a コントロールゲート電極
17b ゲート電極
17c キャパシタ電極
18 酸化シリコン膜
20 メモリゲート電極構造
21 ゲート電極構造
22 キャパシタ上部電極構造
23a、23b、24a、24b N型不純物層
25 窒化シリコン膜
26 サイドウォール
27a、27b、28a、28b N型不純物層
29 層間絶縁膜
32 層間絶縁膜
33 配線層
33a プラグ層
33b 引き出し配線孔
34a、34b 配線層
35a、35b 配線層
36a、36b 配線層
40 メモリゲート電極構造
41 窒化シリコン膜
42 酸化シリコン膜
44 多結晶シリコン膜
44a メモリゲート電極
44b ゲート電極
44c 上部電極
45 酸化シリコン膜
50 メモリゲート電極構造
51 多結晶シリコン膜
52 酸化シリコン膜
53 ゲート絶縁膜
54 多結晶シリコン膜
54a メモリゲート電極
54b ゲート電極
54c 上部電極
55 酸化シリコン膜
60 ゲート絶縁膜
61 酸化シリコン膜
63 多結晶シリコン膜
63a メモリゲート電極
63b ゲート電極
63c キャパシタ上部電極
64 NONO膜
65 多結晶シリコン膜
65a メモリゲート電極
65b ゲート電極
65c キャパシタ上部電極
66 酸化シリコン膜
121〜134 レジストパターン
DESCRIPTION OF
8 N-type impurity layer (N-type well region)
9 Memory
11a Multilayer film 13
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記メモリセル形成領域に形成されたメモリセル、前記MISFET形成領域に形成された第1MISFET、及び前記キャパシタ形成領域に形成されたキャパシタを有する半導体装置の製造方法において、
前記半導体基板に、前記メモリセル、前記第1MISFET、及び前記キャパシタ間を分離する素子分離溝と、前記キャパシタ形成領域における複数のキャパシタ形成溝とを同時に形成する工程と、
前記キャパシタ形成領域に前記キャパシタの下部電極となるウエルを形成する工程と、
前記第1MISFETの形成領域に前記第1MISFETの第1ゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記メモリセル形成領域に、第1メモリゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記第1メモリゲート絶縁膜上に、電荷蓄積層を形成する工程と、
前記電荷蓄積層上における第2メモリゲート絶縁膜と、前記複数のキャパシタ形成溝上におけるキャパシタ誘電体膜とを同時に形成する工程と、
前記第2メモリゲート絶縁膜上にメモリゲート電極となる第1導電膜と、前記第1ゲート絶縁膜上に第1ゲート電極となる第1導電膜と、前記キャパシタ誘電体膜上に前記キャパシタの上部電極となる前記第1導電膜とを同時に形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 The semiconductor substrate has a memory cell formation region, a MISFET formation region, and a capacitor formation region.
In a method of manufacturing a semiconductor device having a memory cell formed in the memory cell formation region, a first MISFET formed in the MISFET formation region, and a capacitor formed in the capacitor formation region,
Simultaneously forming, in the semiconductor substrate, an element isolation trench for isolating the memory cell, the first MISFET, and the capacitor, and a plurality of capacitor formation trenches in the capacitor formation region;
Forming a well serving as a lower electrode of the capacitor in the capacitor formation region;
Forming a first gate insulating film of the first MISFET in a formation region of the first MISFET;
Forming a first memory gate insulating film in the memory cell formation region;
Forming a charge storage layer on the first memory gate insulating film;
Simultaneously forming a second memory gate insulating film on the charge storage layer and a capacitor dielectric film on the plurality of capacitor formation grooves;
A first conductive film serving as a memory gate electrode on the second memory gate insulating film; a first conductive film serving as a first gate electrode on the first gate insulating film; and a capacitor formed on the capacitor dielectric film. Simultaneously forming the first conductive film to be an upper electrode;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記メモリセル形成領域に形成されたメモリセル及び前記キャパシタ形成領域に形成されたキャパシタを有する半導体装置の製造方法において、
前記半導体基板に、前記メモリセル及び前記キャパシタ間を分離する素子分離溝と、前記キャパシタ形成領域における複数のキャパシタ形成溝とを同時に形成する工程と、
前記キャパシタ形成領域に前記キャパシタの下部電極となるウエルを形成する工程と、
前記メモリセル形成領域に、第1メモリゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記第1メモリゲート絶縁膜上に、電荷蓄積層を形成する工程と、
前記電荷蓄積層上における第2メモリゲート絶縁膜と、前記複数のキャパシタ形成溝上におけるキャパシタ誘電体膜とを同時に形成する工程と、
前記第2メモリゲート絶縁膜上にメモリゲート電極となる第1導電膜と、前記キャパシタ誘電体膜上に前記キャパシタの上部電極となる前記第1導電膜とを同時に形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 The semiconductor substrate has a memory cell formation region and a capacitor formation region,
In a method of manufacturing a semiconductor device having a memory cell formed in the memory cell formation region and a capacitor formed in the capacitor formation region,
Simultaneously forming, in the semiconductor substrate, element isolation trenches for isolating the memory cells and the capacitors, and a plurality of capacitor formation trenches in the capacitor formation region;
Forming a well serving as a lower electrode of the capacitor in the capacitor formation region;
Forming a first memory gate insulating film in the memory cell formation region;
Forming a charge storage layer on the first memory gate insulating film;
Simultaneously forming a second memory gate insulating film on the charge storage layer and a capacitor dielectric film on the plurality of capacitor formation grooves;
Simultaneously forming a first conductive film to be a memory gate electrode on the second memory gate insulating film and a first conductive film to be an upper electrode of the capacitor on the capacitor dielectric film;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記第2メモリゲート絶縁膜、及び前記キャパシタ誘電体膜は、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜からなる積層膜を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device of Claim 1 or 2,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the second memory gate insulating film and the capacitor dielectric film include a laminated film made of a silicon oxide film and a silicon nitride film.
前記電荷蓄積層は、多結晶シリコン膜を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device as described in any one of Claims 1-3,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the charge storage layer includes a polycrystalline silicon film.
前記メモリゲート電極は、多結晶シリコン膜及びシリサイドを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to any one of claims 1 to 4,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the memory gate electrode includes a polycrystalline silicon film and a silicide.
前記複数のキャパシタ形成溝の形状は、穴状、ストライプ状、または、格子状にすることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to any one of claims 1 to 5,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the plurality of capacitor forming grooves are formed in a hole shape, a stripe shape, or a lattice shape.
前記複数のキャパシタ形成溝上に前記キャパシタ誘電体膜を形成する前に、
前記素子分離溝、及び、前記複数のキャパシタ形成溝に、同時に絶縁膜を埋め込む工程と、
前記複数のキャパシタ形成溝に埋め込まれた前記絶縁膜を同時に除去する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to any one of claims 1 to 6,
Before forming the capacitor dielectric film on the plurality of capacitor formation grooves,
Burying an insulating film in the element isolation trench and the plurality of capacitor formation trenches simultaneously;
Removing the insulating film buried in the plurality of capacitor formation grooves simultaneously;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記複数のキャパシタ形成溝上に前記キャパシタ誘電体膜を形成する前に、
前記素子分離溝、及び、前記複数のキャパシタ形成溝に、絶縁膜を埋め込む工程と、
前記素子分離溝に埋め込まれた前記絶縁膜の一部、及び、前記複数のキャパシタ形成溝に埋め込まれた前記絶縁膜を同時に除去する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to any one of claims 1 to 7,
Before forming the capacitor dielectric film on the plurality of capacitor formation grooves,
Embedding an insulating film in the element isolation trench and the plurality of capacitor formation trenches;
And a step of simultaneously removing a part of the insulating film embedded in the element isolation trench and the insulating film embedded in the plurality of capacitor forming trenches.
前記メモリセル形成領域に形成されたメモリセルと前記MISFET形成領域に形成された第1MISFETと前記キャパシタ形成領域に形成されたキャパシタを有する半導体装置であって、
前記半導体基板に形成され、かつ、前記メモリセル、前記第1MISFET、及び前記キャパシタ間を分離する素子分離溝と、
前記MISFET形成領域に形成された第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第1ゲート電極と、
前記メモリセル形成領域に形成された電荷蓄積層と、
前記電荷蓄積層上に形成されたメモリゲート絶縁膜と、
前記メモリゲート絶縁膜上に形成されたメモリゲート電極と、
前記キャパシタ形成領域に形成された複数のキャパシタ形成溝と、
前記キャパシタ形成領域に形成された前記キャパシタの下部電極となるウエルと、
前記複数のキャパシタ形成溝内に形成されたキャパシタ誘電体膜と、
前記キャパシタ誘電体膜上に形成され、前記キャパシタの上部電極となるキャパシタ電極と、
を有する半導体装置において、
前記素子分離溝と前記複数のキャパシタ形成溝とは実質的に同じ深さで形成されており、
前記キャパシタ誘電体膜と前記メモリゲート絶縁膜とは同層の誘電体膜で形成されており、
前記キャパシタ電極、前記第1ゲート電極及び前記メモリゲート電極とは同層の導電体膜で形成されていることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor substrate has a memory cell formation region, a MISFET formation region, and a capacitor formation region.
A semiconductor device having a memory cell formed in the memory cell formation region, a first MISFET formed in the MISFET formation region, and a capacitor formed in the capacitor formation region,
An element isolation groove formed on the semiconductor substrate and separating the memory cell, the first MISFET, and the capacitor;
A first gate insulating film formed in the MISFET formation region;
A first gate electrode formed on the first gate insulating film;
A charge storage layer formed in the memory cell formation region;
A memory gate insulating film formed on the charge storage layer;
A memory gate electrode formed on the memory gate insulating film;
A plurality of capacitor formation grooves formed in the capacitor formation region;
A well serving as a lower electrode of the capacitor formed in the capacitor formation region;
A capacitor dielectric film formed in the plurality of capacitor formation grooves;
A capacitor electrode formed on the capacitor dielectric film and serving as an upper electrode of the capacitor;
In a semiconductor device having
The element isolation trench and the plurality of capacitor formation trenches are formed with substantially the same depth,
The capacitor dielectric film and the memory gate insulating film are formed of the same dielectric film,
The semiconductor device, wherein the capacitor electrode, the first gate electrode, and the memory gate electrode are formed of the same conductive film.
前記メモリセル形成領域に形成されたメモリセルと前記キャパシタ形成領域に形成されたキャパシタを有する半導体装置であって、
前記メモリセル、及び前記キャパシタ間を分離する素子分離溝と、
前記メモリセル形成領域に形成された電荷蓄積層と、
前記電荷蓄積層上に形成されたメモリゲート絶縁膜と、
前記メモリゲート絶縁膜上に形成されたメモリゲート電極と、
前記キャパシタ形成領域に形成された複数のキャパシタ形成溝と、
前記キャパシタ形成領域に形成された前記キャパシタの下部電極となるウエルと、
前記複数のキャパシタ形成溝内に形成されたキャパシタ誘電体膜と、
前記キャパシタ誘電体膜上に形成され、前記キャパシタの上部電極となるキャパシタ電極と、
を有する半導体装置において、
前記素子分離溝と前記複数のキャパシタ形成溝とは実質的に同じ深さで形成されており、
前記キャパシタ誘電体膜と前記メモリゲート絶縁膜とは同層の誘電体膜で形成されており、
前記キャパシタ電極と前記メモリゲート電極とは同層の導電体膜で形成されていることを特徴とする半導体装置。 There are a memory cell formation region and a capacitor formation region on the semiconductor substrate,
A semiconductor device having a memory cell formed in the memory cell formation region and a capacitor formed in the capacitor formation region,
An isolation trench separating the memory cell and the capacitor;
A charge storage layer formed in the memory cell formation region;
A memory gate insulating film formed on the charge storage layer;
A memory gate electrode formed on the memory gate insulating film;
A plurality of capacitor formation grooves formed in the capacitor formation region;
A well serving as a lower electrode of the capacitor formed in the capacitor formation region;
A capacitor dielectric film formed in the plurality of capacitor formation grooves;
A capacitor electrode formed on the capacitor dielectric film and serving as an upper electrode of the capacitor;
In a semiconductor device having
The element isolation trench and the plurality of capacitor formation trenches are formed with substantially the same depth,
The capacitor dielectric film and the memory gate insulating film are formed of the same dielectric film,
The semiconductor device, wherein the capacitor electrode and the memory gate electrode are formed of the same conductive film.
前記メモリゲート絶縁膜、及び前記キャパシタ誘電体膜は、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜からなる積層膜を含むことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 9 or 10,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the memory gate insulating film and the capacitor dielectric film include a laminated film made of a silicon oxide film and a silicon nitride film.
前記電荷蓄積層は、多結晶シリコン膜で形成することを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 9 to 11,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the charge storage layer is formed of a polycrystalline silicon film.
前記メモリゲート電極は、多結晶シリコン膜及びシリサイドを含むことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 10 to 12,
The semiconductor device, wherein the memory gate electrode includes a polycrystalline silicon film and a silicide.
前記複数のキャパシタ形成溝の形状は、穴状、ストライプ状、または、格子状に形成されていることを特徴とする半導体装置。 In the semiconductor device according to any one of claims 10 to 13,
The semiconductor device is characterized in that the plurality of capacitor forming grooves are formed in a hole shape, a stripe shape, or a lattice shape.
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