JP2010087158A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、素子分離絶縁膜として塗布型の酸化膜を用いた構成の半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device having a configuration using a coating type oxide film as an element isolation insulating film.
半導体装置のひとつである例えばNAND型フラッシュメモリ装置においては、記憶容量を増大させるために加工寸法の微細化を進めることが行われている。近接するメモリセルの間を素子分離構造として半導体基板に溝を形成して絶縁膜を埋め込む構成のSTI(Shallow Trench Isolation)構造が採用されている。例えば、特許文献1に示されるものでは、半導体基板上にゲート絶縁膜を形成し、その上に第1の導電層を形成し、第1の導電層およびゲート絶縁膜並びに半導体基板に対して所定方向に沿ってトレンチを形成し、トレンチ内に素子分離用絶縁膜を埋込み形成する。この場合、埋め込み性を高める目的で、ポリシラザン(シラザン重合体)などの塗布膜(SOG;spin on glass)を形成して熱処理を行なうことでシリコン酸化膜に転換している。
In a NAND flash memory device, for example, which is one of semiconductor devices, the processing dimensions are being made finer in order to increase the storage capacity. An STI (Shallow Trench Isolation) structure in which a trench is formed in a semiconductor substrate and an insulating film is embedded is formed as an element isolation structure between adjacent memory cells. For example, in the technique disclosed in
続いて第1の導電層上に第2の導電層を形成し、素子分離用絶縁膜が露出するまで第2の導電層をエッチバック処理等することで第2の導電層を分離し、素子分離絶縁膜および第2の導電層上にゲート間絶縁膜および制御ゲートを形成している。 Subsequently, a second conductive layer is formed on the first conductive layer, and the second conductive layer is separated by etching back the second conductive layer until the element isolation insulating film is exposed. An inter-gate insulating film and a control gate are formed on the isolation insulating film and the second conductive layer.
しかしながら、上記のような特許文献1に示される素子分離絶縁膜の形成では、次のような不具合がある。すなわち、塗布膜(SOG膜)をシリコン酸化膜に転換する際の熱処理において、シリコン基板の素子形成領域とトレンチの素子分離絶縁膜部との段差形状に起因して、SOG膜の膜収縮時に発生する引っ張り応力が集中する。この結果、SOG膜表面からクラックが発生することがある。また、この段差部で発生したクラックは、収縮による引っ張り応力を受けることで、パターンに無関係でさらにトレンチ内の底部に達することがある。この結果、場合によっては、シリコン基板内に侵入して劈開するに至るクラックになり、さらには素子形成領域を破断するようなクラックに発展する。
However, the formation of the element isolation insulating film disclosed in
これらのクラックは、その後の電極間絶縁膜や制御ゲート電極としての多結晶シリコン膜が埋め込まれる際に、シリコン基板とゲート電極とが電気的に短絡状態になってしまうなどの不具合をもたらすことになる。
本発明の目的は、素子分離絶縁膜として塗布型の酸化膜を用いる場合に、クラック発生に起因した素子破壊を防止できる半導体装置の製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of preventing element destruction caused by cracks when a coating type oxide film is used as an element isolation insulating film.
本発明の半導体装置の製造方法の第1の態様は、半導体基板の上面に素子分離用の溝を形成する工程と、前記溝内に当該溝の上面開口位置より下方の所定深さに素子分離絶縁膜用の塗布膜を埋め込む工程と、前記塗布膜の上面にクラック防止膜を形成する工程と、前記溝内に当該溝の上面開口位置まで絶縁膜を埋め込む工程と、前記塗布膜を素子分離絶縁膜に転換する熱処理を行う工程とを順次実行するところに特徴を有する。 According to a first aspect of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, there is provided a step of forming a groove for element isolation on an upper surface of a semiconductor substrate, and element isolation at a predetermined depth below the position of the upper surface opening of the groove in the groove. A step of embedding a coating film for an insulating film, a step of forming a crack prevention film on the upper surface of the coating film, a step of embedding an insulating film in the groove up to the position of the upper surface opening of the groove, and element separation of the coating film It is characterized in that a heat treatment process for converting to an insulating film is sequentially performed.
また、本発明の半導体装置の製造方法の第2の態様は、メモリセル領域および周辺回路領域を有する半導体基板の上面にゲート絶縁膜、第1の浮遊ゲート電極膜および加工用絶縁膜を形成する工程と、前記加工用絶縁膜をマスクとして前記第1のゲート電極膜、前記ゲート絶縁膜および前記半導体基板を加工して素子分離用の溝を形成する工程と、前記溝の内面に堆積型の絶縁膜を形成する工程と、前記溝内に当該溝の上面開口位置より下方の所定深さに素子分離絶縁膜用の塗布膜を埋め込む工程と、前記塗布膜の上面にクラック防止膜を形成する工程と、前記溝内に当該溝の上面開口位置まで前記塗布膜を埋め込む工程と、前記塗布膜を素子分離絶縁膜に転換する熱処理を行う工程と、前記加工用絶縁膜を除去し前記第1の電極膜の上面に電極間絶縁膜および第2の電極膜を形成する工程と、前記第2の電極膜、前記電極間絶縁膜、前記第1の電極膜を前記素子分離用の溝と直交する方向に加工してゲート電極を形成する工程とを順次実行するところに特徴を有する。 According to a second aspect of the semiconductor device manufacturing method of the present invention, a gate insulating film, a first floating gate electrode film, and a processing insulating film are formed on the upper surface of a semiconductor substrate having a memory cell region and a peripheral circuit region. A step of processing the first gate electrode film, the gate insulating film and the semiconductor substrate using the processing insulating film as a mask to form an element isolation groove; and a deposition type on the inner surface of the groove A step of forming an insulating film, a step of embedding a coating film for an element isolation insulating film in a predetermined depth below the upper surface opening position of the groove in the groove, and forming a crack prevention film on the upper surface of the coating film A step of embedding the coating film in the groove up to the upper surface opening position of the groove, a step of performing a heat treatment for converting the coating film into an element isolation insulating film, and removing the processing insulating film to form the first On the top surface of the electrode film Forming an interelectrode insulating film and a second electrode film; and processing the second electrode film, the interelectrode insulating film, and the first electrode film in a direction perpendicular to the element isolation groove. It is characterized in that the step of forming the gate electrode is sequentially performed.
本発明の半導体装置の製造方法によれば、素子分離絶縁膜として塗布型の酸化膜を用いる場合に、クラック発生に起因した素子破壊を防止できる。 According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, when a coating-type oxide film is used as the element isolation insulating film, it is possible to prevent element destruction due to crack generation.
以下、本発明をNAND型フラッシュメモリ装置に適用した場合の一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。 Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a NAND flash memory device will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones.
先ず、本実施形態のNAND型フラッシュメモリ装置の構成を説明する。
図1は、NAND型のフラッシュメモリ装置のメモリセル領域に形成されるメモリセルアレイの一部を示す等価回路図である。
NAND型フラッシュメモリ装置のメモリセルアレイは、2個の選択ゲートトランジスタTrs1、Trs2と、当該選択ゲートトランジスタTrs1、Trs2間に対して直列接続された複数個(例えば8個:2のn乗個(nは正数))のメモリセルトランジスタTrmとからなるNANDセルユニット(メモリユニット)SUが行列状に形成されることにより構成されている。NANDセルユニットSU内において、複数個のメモリセルトランジスタTrmは隣接するもの同士でソース/ドレイン領域を共用して形成されている。
First, the configuration of the NAND flash memory device of this embodiment will be described.
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram showing a part of a memory cell array formed in a memory cell region of a NAND flash memory device.
The memory cell array of the NAND flash memory device includes two selection gate transistors Trs1 and Trs2, and a plurality (for example, 8: 2 raised to the nth power (n: 8), for example, between the selection gate transistors Trs1 and Trs2. Are positive cell numbers)) memory cell transistors Trm, and NAND cell units (memory units) SU are formed in a matrix. In the NAND cell unit SU, a plurality of memory cell transistors Trm are formed by sharing adjacent source / drain regions.
図1中X方向(ワード線方向、ゲート幅方向に相当)に配列されたメモリセルトランジスタTrmは、ワード線(制御ゲート線)WLにより共通接続されている。また、図1中X方向に配列された選択ゲートトランジスタTrs1は選択ゲート線SGL1で共通接続され、選択ゲートトランジスタTrs2は選択ゲート線SGL2で共通接続されている。選択ゲートトランジスタTrs1のドレイン領域にはビット線コンタクトCBが接続されている。このビット線コンタクトCBは図1中X方向に直交するY方向(ゲート長方向、ビット線方向に相当)に延びるビット線BLに接続されている。また、選択ゲートトランジスタTrs2はソース領域を介して図1中X方向に延びるソース線SLに接続されている。 The memory cell transistors Trm arranged in the X direction (corresponding to the word line direction and the gate width direction) in FIG. 1 are commonly connected by a word line (control gate line) WL. Further, the selection gate transistors Trs1 arranged in the X direction in FIG. 1 are commonly connected by a selection gate line SGL1, and the selection gate transistors Trs2 are commonly connected by a selection gate line SGL2. A bit line contact CB is connected to the drain region of the select gate transistor Trs1. The bit line contact CB is connected to a bit line BL extending in the Y direction (corresponding to the gate length direction and the bit line direction) orthogonal to the X direction in FIG. The select gate transistor Trs2 is connected to a source line SL extending in the X direction in FIG. 1 through a source region.
図2(a)、(b)は周辺回路のトランジスタおよびメモリセル領域の一部のレイアウトパターンを示す平面図である。図2(b)において、半導体基板としてのシリコン基板1に、STI(shallow trench isolation)構造を採用した素子分離絶縁膜2が図2中Y方向に沿って所定間隔で複数本形成され、これによって活性領域3が図2中X方向に分離形成されている。活性領域3と直交する図2中X方向に沿って所定間隔でメモリセルトランジスタのワード線WLが形成されている。また、図2中X方向に沿って一対の選択ゲートトランジスタの選択ゲート線SGL1が形成されている。一対の選択ゲート線SGL1間の活性領域3にはビット線コンタクトCBがそれぞれ形成されている。ワード線WLと交差する活性領域3上には第1のゲート電極であるメモリセルトランジスタのゲート電極MGが、選択ゲート線SGL1と交差する活性領域3上には第2のゲート電極である選択ゲートトランジスタのゲート電極SGが形成されている。
2A and 2B are plan views showing a layout pattern of a part of the transistors and memory cell regions of the peripheral circuit. In FIG. 2B, a plurality of element isolation
図2(a)は周辺回路領域のトランジスタのレイアウトパターンを示す平面図である。シリコン基板1には、STI構造を採用した素子分離絶縁膜2aが矩形状をなす活性領域3aを囲うように形成されており、他のトランジスタの活性領域と分離形成されている。この活性領域3aを横切るようにして素子分離絶縁膜STI2aに架け渡されるようにゲート電極PGが形成されている。ゲート電極PGの上面にはゲートコンタクトCPが形成されている。
FIG. 2A is a plan view showing a layout pattern of transistors in the peripheral circuit region. On the
図3は図2(b)中、Sで表す二点鎖線で囲ったメモリセルトランジスタのゲート電極MG部分を含む領域を切り出して三次元的に模式的に示した図である。シリコン基板1の表層部に形成されたトレンチ1a内に前述の素子分離絶縁膜2が埋め込まれ、これによって素子形成領域3が帯状に形成されている。この素子形成領域3を直角に横切るようにワード線WLが形成されており、その交差部分にゲート電極MGが形成されている。
FIG. 3 is a diagram schematically showing three-dimensionally by cutting out a region including the gate electrode MG portion of the memory cell transistor surrounded by a two-dot chain line represented by S in FIG. The element
ゲート電極MGは、シリコン基板1の素子形成領域3表面にゲート絶縁膜4が形成されており、その上面に第1のゲート電極膜となる多結晶シリコン膜5が形成されている。この多結晶シリコン膜5は、素子形成領域3の幅寸法でワード線WLの長さ寸法の矩形状に形成されている。多結晶シリコン膜5の上面にはONO(oxide-nitride-oxide)膜などからなる電極間絶縁膜6が形成され、その上面に第2のゲート電極膜となる多結晶シリコン膜7が形成されている。多結晶シリコン膜7は、ワード線WLとして機能するもので、STI2を隔てて隣接するゲート電極MG間を連結するように形成されている。
In the gate electrode MG, a gate
素子形成領域3の上面は、ゲート電極MGが形成されていない部分で露出した状態に形成され、ソース/ドレイン領域となる不純物拡散格差領域が形成される。図示の状態は製造工程の途中段階で示しているが、実際には、この部分も層間絶縁膜により埋め込まれた状態に形成されている。
The upper surface of the
素子分離絶縁膜2は、塗布型のシリコン酸化膜であるSOG(spin on glass)膜の一種で、たとえば過水素化ポリシラザン(シラザン重合体)の溶液を塗布して塗布膜を形成し、これを熱処理することで不純物を除去してシリコン酸化膜に転換するものである。また、この素子分離絶縁膜2は、トレンチ1aの内壁面に形成されたシリコン酸化膜8を介した状態で埋め込まれている。シリコン酸化膜8は、LP−CVD(low pressure chemical vapor deposition)法によりライナー状に形成されたものである。
The element
素子分離絶縁膜2は、ゲート電極MGに隣接する部分とソース/ドレイン領域に隣接する部分とで異なる高さに形成されている。ソース/ドレイン領域に隣接する部分では、ほぼ素子形成領域3の上面と同じもしくはわずかに下がった高さに形成されている。また、ゲート電極MGに隣接する部分では、素子分離絶縁膜2は、多結晶シリコン膜5の中間程度の高さまで形成されている。そして、この上面にはクラック防止膜としてのシリコン窒化膜9が形成されている。シリコン窒化膜9は、多結晶シリコン膜5の素子分離絶縁膜2の上の部分の側壁部にも形成されている。
The element
さらに、シリコン窒化膜9の上面には同じくポリシラザン膜などの塗布膜から転換して形成したシリコン酸化膜10が多結晶シリコン膜5の上面と同じ高さまで埋め込むように形成されている。シリコン酸化膜10の上面と多結晶シリコン膜5の上面とに渡るようにして電極間絶縁膜6および多結晶シリコン膜7が形成されている。
Further, a
なお、この図3の構成は、クラック防止膜としてのシリコン窒化膜9および塗布膜から形成したシリコン酸化膜10が残存する状態である構成を示すものである。そして、シリコン窒化膜9がクラック防止膜として有効に機能するのは、以下に説明する製造工程において主として周辺回路領域の幅の広いトレンチに塗布膜を埋め込む場合である。
3 shows a configuration in which the
次に、製造工程について図4〜図10を参照して説明する。なお、図4〜図10は、それぞれ図2(a)、(b)における切断線A−A、B−Bに沿って切断した部分を模式的に示したものであり、周辺回路のトランジスタのゲート電極PG部分およびメモリセルトランジスタのゲート電極MG部分をワード線WL方向に切断した部分を示している。 Next, the manufacturing process will be described with reference to FIGS. 4 to 10 schematically show portions cut along cutting lines AA and BB in FIGS. 2A and 2B, respectively. A portion obtained by cutting the gate electrode PG portion and the gate electrode MG portion of the memory cell transistor in the direction of the word line WL is shown.
まず、図4に示すように、シリコン基板1上にゲート絶縁膜4を所定膜厚で形成し、次にメモリセルトランジスタ部において浮遊ゲート電極膜となり、周辺回路部においては下部電極となる多結晶シリコン膜5を形成する。この後、多結晶シリコン膜5の上面にハードマスク材となるシリコン窒化膜11を堆積させる。
First, as shown in FIG. 4, a
次に、図5に示すように、リソグラフィ処理にてレジストをパターンニングし、シリコン窒化膜11を加工してハードマスクを形成し、これをマスクとして多結晶シリコン膜5、ゲート絶縁膜4およびシリコン基板1をRIE(reactive ion etching)法により加工して、シリコン基板1の表面からの深さが所定深さとなるようにトレンチ(溝)1aを形成する。次に、LP−CVD法によりHTO(high temperature oxide)膜をシリコン酸化膜8としてトレンチ1aの内壁面に成膜形成する。
Next, as shown in FIG. 5, the resist is patterned by lithography, the
続いて、図6に示すように、ポリシラザン溶液を塗布して、トレンチ1a内の所定深さとして、たとえば多結晶シリコン膜5の上面から10nm以上となるような深さまで塗布膜としてのSOG膜12を形成する。このとき、SOG膜12は、あらかじめポリシラザン溶液の塗布量を調整して所定高さに調整しても良いし、トレンチ1a内を充填してシリコン窒化膜11を覆うように形成した後、CMP(chemical mechanical polishing)法により平坦化してからエッチバック処理で所定高さに調整することもできる。この後、SOG膜12をシリコン酸化膜に転換するための低温の熱処理を行う。ここでは例えば250℃程度の弱い熱処理を行う。
Subsequently, as shown in FIG. 6, a polysilazane solution is applied to form a
続いて、図7に示すように、LP−CVD法によりクラック防止膜としてのシリコン窒化膜9を膜厚20nm程度で全面に成膜する。クラック防止膜としてシリコン窒化膜9を用いているのは、膜として比較的硬いものであり、SOG膜の熱処理により発生するクラックが進行するのを阻止することができるからである。
Subsequently, as shown in FIG. 7, a
次に、図8に示すように、シリコン窒化膜9の上面に前述のSOG膜12と同様のポリシラザンを用いて塗布膜としてのSOG膜13を形成する。SOG膜13は、この後のCMP処理に際して必要となる削り代となる膜厚を確保するため、たとえば300nm程度で成膜される。これにより、ゲート電極MGとなる多結晶シリコン膜5の間の素子分離絶縁膜2が低い高さに形成されている部分にSOG膜13が充填されると共に、多結晶シリコン膜5の上面部分も覆われるようにSOG膜13が形成される。なお、多結晶シリコン膜5と素子分離絶縁膜2との間には前述のように段差が存在するので、SOG膜13の形成状態にも凹凸が生じた状態となる。
Next, as shown in FIG. 8, an
なお、上層のSOG膜13を形成するのは、凹部が残存する状態で加工工程を実施することが工程上で難しいためであり、加工工程においては、平坦な面を有する状態で行うことが好ましいからである。したがって、この目的を達した後においては、SOG膜13をシリコン酸化膜10に転換した場合でも、構成的に必ずしも必要とならない場合があり、最終的に除去されることもある。
The
続いて、SOG膜12および13をシリコン酸化膜2、10に転換させるために、400〜500℃程度の酸化性雰囲気中にて熱処理を行う。このとき、SOG膜13は初めての熱処理にさらされることになるため、表面で大きく熱収縮が起こり、特に段差を生じている部分で応力集中が起こりやすい。このため、図9に示すように、表面の段差を有する部分にクラックKが発生することがある。この場合、発生するクラックKは、SOG膜13の上面から下方に向けて進行するが、その下層部分にシリコン窒化膜9が形成されているので、クラックKの進行をここで阻止することができる。この結果、SOG膜13、12をシリコン酸化膜10、2に転換する熱処理工程を実施してクラックKが表面に発生しても、素子の形成に支障を来すのを防止することができる。
Subsequently, in order to convert the
この後、図10に示すように、RIE法により全面にエッチバック処理を行うことでシリコン酸化膜10を落とし込む。落とし込みの深さは、シリコン酸化膜10の上面の高さが多結晶シリコン膜5の上面とほぼ同じ高さとなる程度である。なお、図10では、前述したクラックKが存在していない場合の例として示している。
Thereafter, as shown in FIG. 10, the
この後、上記構成の状態から、電極間絶縁膜6および第2のゲート電極膜となる多結晶シリコン膜7を積層形成し、ゲート加工を行って、図3に示すようにワード線WLに沿った形状となるように多結晶シリコン膜7、電極間絶縁膜6、多結晶シリコン膜5およびシリコン酸化膜10、シリコン窒化膜9、シリコン酸化膜2をRIE法によりエッチング加工する。
Thereafter, from the state of the above configuration, the inter-electrode
なお、図3に示すメモリセル領域のトランジスタでは、ゲート電極MGに隣接する部分にシリコン窒化膜9およびポリシラザン膜13から転換したシリコン酸化膜10が痕跡として残る。一方、周辺回路のトランジスタにおいては、ゲート加工の過程でシリコン酸化膜10およびシリコン窒化膜9はエッチバック処理されて消失する。
In the transistor in the memory cell region shown in FIG. 3,
この後、ゲート電極MG間のシリコン基板1が露出する部分である素子形成領域3にはソース/ドレイン領域を形成するため、イオン注入などの方法により不純物が導入され、不純物拡散領域が形成される。さらに、ゲート電極MG間には層間絶縁膜が埋め込まれ、コンタクト形成や配線層などが形成されNAND型フラッシュメモリ装置が形成される。また、多結晶シリコン膜7は、上部をシリサイド加工することで低抵抗化を図る構成を採用することができる。
Thereafter, in order to form source / drain regions in the
上記した実施形態によれば、次の効果を得ることができる。従来技術では、シリコン基板1に形成した溝1aをポリシラザン膜などのSOG膜で充填する加工工程では、素子形成領域3と素子分離絶縁膜2との段差での応力集中に起因したクラックが発生・拡大し、種々部位で不良を発生させることがあった。このため、本実施形態では、シリコン窒化膜9のような比較的硬い膜をSOG膜中に挟み込むことにより、クラックKが発生する場合でも、伸長してシリコン基板1に達するのを抑制できる。またこのクラックKは、その後のエッチバック工程にて除去されるため、結果的に製造工程の途中段階で発生するものの最終的には素子構造に残らないものとすることができる。
According to the above-described embodiment, the following effects can be obtained. In the prior art, in the processing step of filling the groove 1a formed in the
また、上記のようにシリコン窒化膜9をクラック防止膜として用いることで、設けない場合のプロセスと比較して大幅に改善されることが明らかとなった。より具体的にはクラック発生に起因する不具合を1/10程度まで低減できた。
Further, it has been clarified that the use of the
(他の実施形態)
本発明は、上記実施例にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
クラック防止膜として、シリコン窒化膜9を採用したが、SOG膜を熱処理で転換してシリコン酸化膜を形成する際に、クラックの進行を阻止することができる膜質を有するものであれば採用することができ、たとえば多結晶シリコン膜なども用いることができる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified or expanded as follows.
The
上記実施形態においては、シリコン窒化膜9がメモリセルトランジスタの部分に残存する場合を例として説明したが、これに限らず、加工工程においてクラック防止膜としてのシリコン窒化膜9を後工程にて除去する場合にも適用できる。
In the above-described embodiment, the case where the
電極間絶縁膜は、ONO膜以外にNONON(nitride-oxide-nitride-oxide-nitride)膜を用いたり、他の高誘電率材料を用いることもできる。
NAND型フラッシュメモリ装置以外に、NOR型のものにも適用できるし、あるいはSRAMのようなメモリ装置にも適用でき、さらにはSTI構造を採用してSOG膜を埋め込む構成の半導体装置全般に適用することができる。
As the interelectrode insulating film, a non-nitride-oxide-nitride-oxide-nitride (NONON) film other than the ONO film, or other high dielectric constant materials can be used.
In addition to the NAND flash memory device, the present invention can also be applied to a NOR type memory device or a memory device such as an SRAM. Further, the present invention is applied to all semiconductor devices having an STI structure and an SOG film embedded therein. be able to.
図面中、1はシリコン基板(半導体基板)、2はシリコン酸化膜(素子分離絶縁膜)、4はゲート絶縁膜、5は多結晶シリコン膜(第1の電極膜)、6は電極間絶縁膜、7は多結晶シリコン膜(第2の電極膜)、9はシリコン窒化膜(クラック防止膜)、10はシリコン酸化膜、11はシリコン窒化膜(加工用絶縁膜)、12はポリシラザン膜(塗布膜)である。 In the drawings, 1 is a silicon substrate (semiconductor substrate), 2 is a silicon oxide film (element isolation insulating film), 4 is a gate insulating film, 5 is a polycrystalline silicon film (first electrode film), and 6 is an interelectrode insulating film. 7 is a polycrystalline silicon film (second electrode film), 9 is a silicon nitride film (crack prevention film), 10 is a silicon oxide film, 11 is a silicon nitride film (insulating film for processing), and 12 is a polysilazane film (coating). Membrane).
Claims (5)
前記溝内に当該溝の上面開口位置より下方の所定深さに素子分離絶縁膜用の塗布膜を埋め込む工程と、
前記塗布膜の上面にクラック防止膜を形成する工程と、
前記溝内に当該溝の上面開口位置まで絶縁膜を埋め込む工程と、
前記塗布膜を素子分離絶縁膜に転換する熱処理を行う工程と
を順次実行することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a groove for element isolation on the upper surface of the semiconductor substrate;
Embedding a coating film for an element isolation insulating film in the groove at a predetermined depth below the position of the upper surface opening of the groove;
Forming a crack prevention film on the upper surface of the coating film;
Embedding an insulating film in the groove up to the upper surface opening position of the groove;
And a step of performing a heat treatment for converting the coating film into an element isolation insulating film.
前記加工用絶縁膜をマスクとして前記第1のゲート電極膜、前記ゲート絶縁膜および前記半導体基板を加工して素子分離用の溝を形成する工程と、
前記溝の内面に堆積型の絶縁膜を形成する工程と、
前記溝内に当該溝の上面開口位置より下方の所定深さに素子分離絶縁膜用の塗布膜を埋め込む工程と、
前記塗布膜の上面にクラック防止膜を形成する工程と、
前記溝内に当該溝の上面開口位置まで前記塗布膜を埋め込む工程と、
前記塗布膜を素子分離絶縁膜に転換する熱処理を行う工程と、
前記加工用絶縁膜を除去し前記第1の電極膜の上面に電極間絶縁膜および第2の電極膜を形成する工程と、
前記第2の電極膜、前記電極間絶縁膜、前記第1の電極膜を前記素子分離用の溝と直交する方向に加工してゲート電極を形成する工程と
を順次実行することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a gate insulating film, a first gate electrode film and a processing insulating film on an upper surface of a semiconductor substrate having a memory cell region and a peripheral circuit region;
Processing the first gate electrode film, the gate insulating film, and the semiconductor substrate by using the processing insulating film as a mask to form an element isolation groove;
Forming a deposition type insulating film on the inner surface of the groove;
Embedding a coating film for an element isolation insulating film in the groove at a predetermined depth below the position of the upper surface opening of the groove;
Forming a crack prevention film on the upper surface of the coating film;
Embedding the coating film in the groove up to the opening position of the upper surface of the groove;
Performing a heat treatment to convert the coating film into an element isolation insulating film;
Removing the processing insulating film and forming an interelectrode insulating film and a second electrode film on an upper surface of the first electrode film;
The step of processing the second electrode film, the interelectrode insulating film, and the first electrode film in a direction orthogonal to the element isolation groove to form a gate electrode is sequentially performed. A method for manufacturing a semiconductor device.
前記クラック防止膜は、膜の応力強度が前記熱処理の工程で前記塗布膜の歪応力に耐える強度を有する膜を用い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 claim 1 or 2,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the crack preventing film uses a film having a strength sufficient to withstand the strain stress of the coating film in the heat treatment step.
前記クラック防止膜は、シリコン窒化膜を用い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 claim 3,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the crack prevention film uses a silicon nitride film.
前記塗布膜は、ポリシラザン膜であ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 claim 1,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the coating film is a polysilazane film.
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