JP2010098152A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Takahiro Suwa
貴洋 諏訪
Kunio Watanabe
邦雄 渡辺
Akihiro Shiraishi
明寛 白石
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a semiconductor device wherein plasma damage to a gate insulating film is eliminated to improve the reliability of the gate insulating film. <P>SOLUTION: The method of manufacturing a semiconductor device includes: a process where, when a MONOS type memory transistor region 101 and a transistor region 100 are provided on one semiconductor substrate, a tunnel oxide film 7 is formed in the MONOS type memory transistor region 101, and a nitride silicon film 8 is formed on the tunnel oxide film 7 and on a gate insulating film 5 in the transistor region, and an oxide silicon film 9 is formed on the nitride silicon film; a process for forming a mask film 10 in the MONOS memory transistor region 101 and removing the oxide silicon film 9 using the mask film 10 as a mask; and a process for removing the nitride silicon film 8 by wet etching by a hot phosphoric acid using the mask film 10 as a mask. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置の製造方法等に係わり、特にゲート絶縁膜へのプラズマダメージをなくすことにより、ゲート絶縁膜の信頼性を向上させることのできる半導体装置の製造方法等に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device that can improve the reliability of a gate insulating film by eliminating plasma damage to the gate insulating film.

従来、高耐圧トランジスタ、低耐圧トランジスタ及びMONOS型メモリトランジスタ等の複数の異なるトランジスタを同一の半導体チップ内に有する半導体装置がある。   Conventionally, there is a semiconductor device having a plurality of different transistors such as a high breakdown voltage transistor, a low breakdown voltage transistor, and a MONOS type memory transistor in the same semiconductor chip.

この場合、高耐圧トランジスタ、低耐圧トランジスタ及びMONOS型メモリトランジスタの混載プロセスにおける形成フローは、高耐圧トランジスタのゲート絶縁膜を形成後、MONOS型メモリトランジスタで必要とされるNO膜(窒化膜、酸化膜)を全デバイス領域に堆積させた後、MONOS領域をレジストで覆い、MONOS領域以外の領域においてNO膜を除去している。   In this case, the formation flow in the mixed mounting process of the high breakdown voltage transistor, the low breakdown voltage transistor, and the MONOS type memory transistor is as follows. After the MONOS region is covered with a resist, the NO film is removed in regions other than the MONOS region.

また、NO膜は、例えばトンネル酸化膜、窒化シリコン膜及び酸化シリコン膜の3層による積層構造であり、MONOS領域以外の領域においてNO膜を除去する際にはフォトリソグラフィー法及びドライエッチング法が用いられる(例えば特許文献1参照)。   The NO film has a laminated structure of, for example, a tunnel oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxide film. When removing the NO film in a region other than the MONOS region, a photolithography method and a dry etching method are used. (See, for example, Patent Document 1).

特開2005−116974号公報(0018〜0067)JP-A-2005-116974 (0018-0067)

上述したように従来の半導体装置の製造方法では、MONOS型メモリトランジスタ以外のトランジスタである高耐圧トランジスタのゲート絶縁膜上にNO膜が形成された後に、NO膜をドライエッチングで除去している。この際に、高耐圧トランジスタのゲート絶縁膜へドライエッチングによるプラズマダメージが加わる。その結果、高耐圧トランジスタにおけるゲート絶縁膜の信頼性が損なわれる。   As described above, in the conventional method for manufacturing a semiconductor device, after the NO film is formed on the gate insulating film of the high voltage transistor which is a transistor other than the MONOS type memory transistor, the NO film is removed by dry etching. At this time, plasma damage due to dry etching is applied to the gate insulating film of the high voltage transistor. As a result, the reliability of the gate insulating film in the high breakdown voltage transistor is impaired.

本発明に係る態様は、ドライエッチングではなくウェットエッチングを採用することでゲート絶縁膜へのプラズマダメージをなくすことにより、ゲート絶縁膜の信頼性を向上させることのできる半導体装置の製造方法である。   An aspect according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device that can improve the reliability of a gate insulating film by eliminating plasma damage to the gate insulating film by employing wet etching instead of dry etching.

上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、MONOS型メモリトランジスタ領域及びトランジスタ領域を同一の半導体基板に有する半導体装置の製造方法において、
前記トランジスタ領域の前記半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記MONOS型メモリトランジスタ領域の前記半導体基板上にトンネル酸化膜を形成し、前記MONOS型メモリトランジスタ領域の前記トンネル酸化膜上及び前記トランジスタ領域の前記ゲート絶縁膜上に窒化シリコン膜を形成し、前記窒化シリコン膜上に酸化シリコン膜を形成する工程と、
前記MONOS型メモリトランジスタ領域の前記酸化シリコン膜上にマスク膜を形成し、前記マスク膜をマスクとして前記トランジスタ領域の前記酸化シリコン膜を除去する工程と、
前記マスク膜をマスクとして前記トランジスタ領域の前記窒化シリコン膜を熱燐酸によるウェットエッチングにより除去する工程と、
を具備することを特徴とする。
In order to solve the above problems, a method for manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention includes a method for manufacturing a semiconductor device having a MONOS memory transistor region and a transistor region over the same semiconductor substrate.
Forming a gate insulating film on the semiconductor substrate in the transistor region;
Forming a tunnel oxide film on the semiconductor substrate in the MONOS type memory transistor region, forming a silicon nitride film on the tunnel oxide film in the MONOS type memory transistor region and on the gate insulating film in the transistor region; Forming a silicon oxide film on the silicon nitride film;
Forming a mask film on the silicon oxide film in the MONOS type memory transistor region, and removing the silicon oxide film in the transistor region using the mask film as a mask;
Removing the silicon nitride film in the transistor region by wet etching with hot phosphoric acid using the mask film as a mask;
It is characterized by comprising.

上記半導体装置の製造方法によれば、前記トランジスタ領域の前記窒化シリコン膜を熱燐酸によるウェットエッチングにより除去している。これにより、ドライエッチングで除去する場合とは違い、前記トランジスタ領域におけるプラズマダメージが生じることは無い。その結果、前記トランジスタ領域におけるゲート絶縁膜の信頼性が向上する。   According to the method for manufacturing a semiconductor device, the silicon nitride film in the transistor region is removed by wet etching using hot phosphoric acid. Thus, unlike the case of removing by dry etching, plasma damage does not occur in the transistor region. As a result, the reliability of the gate insulating film in the transistor region is improved.

本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、MONOS型メモリトランジスタ領域、高耐圧トランジスタ領域及び低耐圧トランジスタ領域を同一の半導体基板に有する半導体装置の製造方法において、
前記高耐圧トランジスタ領域の前記半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記MONOS型メモリトランジスタ領域の前記半導体基板上及び前記低耐圧トランジスタ領域の前記半導体基板上にトンネル酸化膜を形成し、前記トンネル酸化膜上及び前記高耐圧トランジスタ領域の前記ゲート絶縁膜上に窒化シリコン膜を形成し、前記窒化シリコン膜上に酸化シリコン膜を形成する工程と、
前記MONOS型メモリトランジスタ領域の前記酸化シリコン膜上にマスク膜を形成し、前記マスク膜をマスクとして前記高耐圧トランジスタ領域及び前記低耐圧トランジスタ領域それぞれの前記酸化シリコン膜を除去する工程と、
前記マスク膜をマスクとして前記高耐圧トランジスタ領域及び前記低耐圧トランジスタ領域それぞれの前記窒化シリコン膜を熱燐酸によるウェットエッチングにより除去する工程と、
を具備することを特徴とする。
A method for manufacturing a semiconductor device according to an aspect of the present invention includes a method for manufacturing a semiconductor device having a MONOS memory transistor region, a high breakdown voltage transistor region, and a low breakdown voltage transistor region on the same semiconductor substrate.
Forming a gate insulating film on the semiconductor substrate in the high breakdown voltage transistor region;
A tunnel oxide film is formed on the semiconductor substrate in the MONOS type memory transistor region and on the semiconductor substrate in the low breakdown voltage transistor region, and silicon nitride is formed on the tunnel oxide film and the gate insulating film in the high breakdown voltage transistor region. Forming a film and forming a silicon oxide film on the silicon nitride film;
Forming a mask film on the silicon oxide film in the MONOS type memory transistor region, and removing the silicon oxide film in each of the high breakdown voltage transistor region and the low breakdown voltage transistor region using the mask film as a mask;
Removing the silicon nitride film in each of the high breakdown voltage transistor region and the low breakdown voltage transistor region by wet etching with hot phosphoric acid using the mask film as a mask;
It is characterized by comprising.

また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法において、前記酸化シリコン膜を除去する工程は、前記酸化シリコン膜をフッ酸によるウェットエッチングにより除去する工程であることが好ましい。   In the method for manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention, the step of removing the silicon oxide film is preferably a step of removing the silicon oxide film by wet etching using hydrofluoric acid.

本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、MONOS型メモリトランジスタ領域、高耐圧トランジスタ領域及び低耐圧トランジスタ領域を同一の半導体基板に有する半導体装置の製造方法において、
前記MONOS型メモリトランジスタ領域、前記高耐圧トランジスタ領域及び前記低耐圧トランジスタ領域それぞれの前記半導体基板上に第1の酸化シリコン膜を形成し、前記第1の酸化シリコン膜上に第1の窒化シリコン膜を形成する工程と、
前記高耐圧トランジスタ領域の前記第1の窒化シリコン膜及び前記第1の酸化シリコン膜を除去する工程と、
前記MONOS型メモリトランジスタ領域及び前記低耐圧トランジスタ領域それぞれの前記第1の窒化シリコン膜をマスクとする選択酸化法により前記高耐圧トランジスタ領域の前記半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記MONOS型メモリトランジスタ領域及び前記低耐圧トランジスタ領域それぞれの前記第1の窒化シリコン膜を除去する工程と、
前記高耐圧トランジスタ領域及び前記低耐圧トランジスタ領域それぞれを第1のマスク膜で覆い、前記第1のマスク膜をマスクとして前記MONOS型メモリトランジスタ領域の前記第1の酸化シリコン膜を除去する工程と、
前記第2のマスク膜を除去する工程と、
前記MONOS型メモリトランジスタ領域の前記半導体基板上にトンネル酸化膜を形成し、前記トンネル酸化膜上、前記高耐圧トランジスタ領域の前記ゲート絶縁膜上及び前記低耐圧トランジスタ領域の前記第1の酸化シリコン膜上に第2の窒化シリコン膜を形成し、前記第2の窒化シリコン膜上に第2の酸化シリコン膜を形成する工程と、
前記MONOS型メモリトランジスタ領域の前記第2の酸化シリコン膜上に第2のマスク膜を形成し、前記第2のマスク膜をマスクとして前記高耐圧トランジスタ領域及び前記低耐圧トランジスタ領域それぞれの前記第2の酸化シリコン膜を除去する工程と、
前記第2のマスク膜をマスクとして前記高耐圧トランジスタ領域及び前記低耐圧トランジスタ領域それぞれの前記第2の窒化シリコン膜を熱燐酸によるウェットエッチングにより除去する工程と、
を具備することを特徴とする。
A method for manufacturing a semiconductor device according to an aspect of the present invention includes a method for manufacturing a semiconductor device having a MONOS memory transistor region, a high breakdown voltage transistor region, and a low breakdown voltage transistor region on the same semiconductor substrate.
A first silicon oxide film is formed on the semiconductor substrate in each of the MONOS type memory transistor region, the high breakdown voltage transistor region, and the low breakdown voltage transistor region, and a first silicon nitride film is formed on the first silicon oxide film. Forming a step;
Removing the first silicon nitride film and the first silicon oxide film in the high breakdown voltage transistor region;
Forming a gate insulating film on the semiconductor substrate in the high breakdown voltage transistor region by a selective oxidation method using the first silicon nitride film in each of the MONOS type memory transistor region and the low breakdown voltage transistor region as a mask;
Removing the first silicon nitride film in each of the MONOS type memory transistor region and the low breakdown voltage transistor region;
Covering each of the high breakdown voltage transistor region and the low breakdown voltage transistor region with a first mask film, and removing the first silicon oxide film in the MONOS type memory transistor region using the first mask film as a mask;
Removing the second mask film;
A tunnel oxide film is formed on the semiconductor substrate in the MONOS type memory transistor region, and the first silicon oxide film in the tunnel oxide film, on the gate insulating film in the high breakdown voltage transistor region, and in the low breakdown voltage transistor region. Forming a second silicon nitride film thereon, and forming a second silicon oxide film on the second silicon nitride film;
A second mask film is formed on the second silicon oxide film in the MONOS type memory transistor region, and the second withstand voltage transistor region and the second withstand voltage transistor region are respectively used as the mask with the second mask film as a mask. Removing the silicon oxide film,
Removing the second silicon nitride film in each of the high breakdown voltage transistor region and the low breakdown voltage transistor region by wet etching with hot phosphoric acid using the second mask film as a mask;
It is characterized by comprising.

以下、図を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1〜図4は、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。また、図1〜図4に示す半導体装置は、同一基板上に高耐圧(HV)トランジスタ領域100、MONOS領域101及び低耐圧(LV)トランジスタ領域102が混載して有する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 4 are sectional views showing a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 1 to 4 includes a high breakdown voltage (HV) transistor region 100, a MONOS region 101, and a low breakdown voltage (LV) transistor region 102 mounted on the same substrate.

まず、図1(a)に示すように、シリコン基板1の表面上に素子分離膜としてのLOCOS酸化膜2とオフセット膜2aを形成する。次いで、シリコン基板1上に図示せぬレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとしてシリコン基板1にN型不純物イオンを注入する。これにより、高耐圧トランジスタ領域100にN型ウェル領域19が形成される。その後、レジストパターンを剥離する。   First, as shown in FIG. 1A, a LOCOS oxide film 2 and an offset film 2a are formed on the surface of a silicon substrate 1 as element isolation films. Next, a resist pattern (not shown) is formed on the silicon substrate 1, and N-type impurity ions are implanted into the silicon substrate 1 using the resist pattern as a mask. As a result, the N-type well region 19 is formed in the high breakdown voltage transistor region 100. Thereafter, the resist pattern is peeled off.

次いで、シリコン基板1上に図示せぬレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとしてシリコン基板1にN型不純物イオンを注入することにより、高耐圧トランジスタ領域100に図示せぬN型不純物層を形成する。その後、シリコン基板1に熱処理を施すことによって、高耐圧トランジスタ領域100の図示せぬN型不純物層が拡散され、N型オフセット領域20が形成される。その後、シリコン基板1の全面上に熱酸化法にて酸化シリコン膜3を形成する。これにより、高耐圧トランジスタ領域100のシリコン基板1上には10nmの酸化膜が堆積していることとなる。   Next, a resist pattern (not shown) is formed on the silicon substrate 1, and N-type impurity ions are implanted into the silicon substrate 1 using the resist pattern as a mask, thereby forming an N-type impurity layer (not shown) in the high breakdown voltage transistor region 100. Form. Thereafter, by subjecting the silicon substrate 1 to heat treatment, an N-type impurity layer (not shown) in the high breakdown voltage transistor region 100 is diffused, and an N-type offset region 20 is formed. Thereafter, a silicon oxide film 3 is formed on the entire surface of the silicon substrate 1 by a thermal oxidation method. As a result, an oxide film of 10 nm is deposited on the silicon substrate 1 in the high breakdown voltage transistor region 100.

次いで、図1(b)に示すように、酸化シリコン膜3上にCVD(Chemical Vapor Deposition)法にて窒化シリコン膜4を形成する。   Next, as shown in FIG. 1B, a silicon nitride film 4 is formed on the silicon oxide film 3 by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method.

その後、図1(c)に示すように、高耐圧トランジスタ領域100の窒化シリコン膜4が露出するようにレジストパターン(図示せぬ)を形成する。このレジストパターンをマスクにして高耐圧トランジスタ領域100の窒化シリコン膜4をエッチングにて除去する。これにより、高耐圧トランジスタ領域100のシリコン基板1上には7nmの酸化膜が形成されていることとなる。その後、レジストパターン(図示せぬ)を除去し、窒化シリコン膜4をマスクにして、フッ酸によるウェットエッチングを行うことにより、高耐圧トランジスタ領域100の酸化シリコン膜3を除去する。これにより、高耐圧トランジスタ領域100のシリコン基板1上に形成している酸化膜は除去される。   Thereafter, as shown in FIG. 1C, a resist pattern (not shown) is formed so that the silicon nitride film 4 in the high breakdown voltage transistor region 100 is exposed. Using this resist pattern as a mask, the silicon nitride film 4 in the high breakdown voltage transistor region 100 is removed by etching. As a result, an oxide film of 7 nm is formed on the silicon substrate 1 in the high breakdown voltage transistor region 100. Thereafter, the resist pattern (not shown) is removed, and wet etching with hydrofluoric acid is performed using the silicon nitride film 4 as a mask, thereby removing the silicon oxide film 3 in the high breakdown voltage transistor region 100. Thereby, the oxide film formed on the silicon substrate 1 in the high breakdown voltage transistor region 100 is removed.

次いで、図1(d)に示すように、高耐圧トランジスタ領域100に、選択熱酸化法にて第1のゲート絶縁膜5を形成する。この際に、MONOS領域101及び低耐圧トランジスタ領域102に形成されている酸化シリコン膜3及び窒化シリコン膜4は、選択熱酸化用のマスクとして用いられる。これにより、高耐圧トランジスタ領域100のシリコン基板1上には67nmの第1のゲート絶縁膜5が堆積していることとなる。   Next, as shown in FIG. 1D, a first gate insulating film 5 is formed in the high breakdown voltage transistor region 100 by a selective thermal oxidation method. At this time, the silicon oxide film 3 and the silicon nitride film 4 formed in the MONOS region 101 and the low breakdown voltage transistor region 102 are used as a mask for selective thermal oxidation. As a result, a 67 nm first gate insulating film 5 is deposited on the silicon substrate 1 in the high breakdown voltage transistor region 100.

次いで、図2(a)に示すように、MONOS領域101及び低耐圧トランジスタ領域102において、酸化シリコン膜3上に形成されている窒化シリコン膜4を除去する。この際に、窒化シリコン膜4は、フッ酸及び熱燐酸によるウェットエッチングにより除去される。これにより、高耐圧トランジスタ領域100のシリコン基板1上には62nmの第1のゲート絶縁膜5が堆積していることとなる。   Next, as shown in FIG. 2A, the silicon nitride film 4 formed on the silicon oxide film 3 in the MONOS region 101 and the low breakdown voltage transistor region 102 is removed. At this time, the silicon nitride film 4 is removed by wet etching using hydrofluoric acid and hot phosphoric acid. As a result, the first gate insulating film 5 of 62 nm is deposited on the silicon substrate 1 in the high breakdown voltage transistor region 100.

次いで、シリコン基板1上に図示せぬレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとしてシリコン基板1にN型不純物イオンを注入する。これにより、MONOS領域101にN型ウェル領域22が形成されるとともに、低耐圧トランジスタ領域102にN型ウェル領域24が形成される。その後、レジストパターンを剥離する。   Next, a resist pattern (not shown) is formed on the silicon substrate 1, and N-type impurity ions are implanted into the silicon substrate 1 using the resist pattern as a mask. As a result, the N-type well region 22 is formed in the MONOS region 101 and the N-type well region 24 is formed in the low breakdown voltage transistor region 102. Thereafter, the resist pattern is peeled off.

次いで、図2(b)に示すように、高耐圧トランジスタ領域100及び低耐圧トランジスタ領域102を覆うように第1のレジストパターン6を形成する。次いで、第1のレジストパターン6をマスクにしてMONOS領域101の酸化シリコン膜3をフッ酸にて除去する。その後、第1のレジストパターン6を剥離する。   Next, as shown in FIG. 2B, a first resist pattern 6 is formed so as to cover the high breakdown voltage transistor region 100 and the low breakdown voltage transistor region 102. Next, the silicon oxide film 3 in the MONOS region 101 is removed with hydrofluoric acid using the first resist pattern 6 as a mask. Thereafter, the first resist pattern 6 is peeled off.

次いで、図2(c)に示すように、高耐圧トランジスタ領域100、MONOS領域101及び低耐圧トランジスタ領域102を含む基板全面に、熱酸化法にてトンネル酸化膜7を膜厚3.8nmまで形成する。また、熱酸化法にて形成されるトンネル酸化膜7は、酸化シリコン膜3及び第1のゲート絶縁膜5と膜質が同じである為、高耐圧トランジスタ領域100及び低耐圧トランジスタ領域102においては、参照符号7を付していない。これにより、高耐圧トランジスタ領域100のシリコン基板1上には63nmの第1のゲート絶縁膜5が形成されていることとなる。次いで、トンネル酸化膜7上にCVD法にて窒化シリコン膜8を膜厚4.5nm形成し、窒化シリコン膜8上に酸化シリコン膜9を膜厚8.5nm形成し、それぞれの膜を積層して形成する。   Next, as shown in FIG. 2C, a tunnel oxide film 7 is formed to a thickness of 3.8 nm on the entire surface of the substrate including the high breakdown voltage transistor region 100, the MONOS region 101, and the low breakdown voltage transistor region 102 by thermal oxidation. To do. Further, since the tunnel oxide film 7 formed by the thermal oxidation method has the same film quality as the silicon oxide film 3 and the first gate insulating film 5, in the high breakdown voltage transistor region 100 and the low breakdown voltage transistor region 102, Reference numeral 7 is not attached. As a result, a 63 nm first gate insulating film 5 is formed on the silicon substrate 1 in the high breakdown voltage transistor region 100. Next, a silicon nitride film 8 is formed to a thickness of 4.5 nm on the tunnel oxide film 7 by a CVD method, a silicon oxide film 9 is formed to a thickness of 8.5 nm on the silicon nitride film 8, and the respective films are laminated. Form.

次いで、図2(d)に示すように、MONOS領域101を覆うように第2のレジストパターン10を形成する。   Next, as shown in FIG. 2D, a second resist pattern 10 is formed so as to cover the MONOS region 101.

次いで、図3(a)に示すように、第2のレジストパターン10をマスクにして、高耐圧トランジスタ領域100及び低耐圧トランジスタ領域102の露出している酸化シリコン膜9をフッ酸によるウェットエッチングにて除去する。なお、ここでは、酸化シリコン膜9をフッ酸によるウェットエッチングにて除去しているが、酸化シリコン膜9をドライエッチングにて除去しても良い。   Next, as shown in FIG. 3A, using the second resist pattern 10 as a mask, the exposed silicon oxide film 9 in the high breakdown voltage transistor region 100 and the low breakdown voltage transistor region 102 is wet etched with hydrofluoric acid. To remove. Although the silicon oxide film 9 is removed here by wet etching using hydrofluoric acid, the silicon oxide film 9 may be removed by dry etching.

次いで、図3(b)に示すように、第2のレジストパターン10を剥離後、熱燐酸によるウェットエッチングにて、高耐圧トランジスタ領域100及び低耐圧トランジスタ領域102の窒化シリコン膜8を除去する。熱燐酸によるウェットエッチングは、窒化シリコン膜と酸化シリコン膜との選択比が高いため、MONOS領域101の酸化シリコン膜9がエッチングされることなく、高耐圧トランジスタ領域100及び低耐圧トランジスタ領域102の窒化シリコン膜8を除去することができる。また、高耐圧トランジスタ領域100においては、窒化シリコン膜8の下層に形成されている第1のゲート絶縁膜5の膜減りもほとんどない。   Next, as shown in FIG. 3B, after the second resist pattern 10 is removed, the silicon nitride film 8 in the high breakdown voltage transistor region 100 and the low breakdown voltage transistor region 102 is removed by wet etching with hot phosphoric acid. Since wet etching with hot phosphoric acid has a high selection ratio between a silicon nitride film and a silicon oxide film, the silicon oxide film 9 in the MONOS region 101 is not etched, and the high breakdown voltage transistor region 100 and the low breakdown voltage transistor region 102 are nitrided. The silicon film 8 can be removed. In the high breakdown voltage transistor region 100, the first gate insulating film 5 formed under the silicon nitride film 8 is hardly reduced.

次いで、図3(c)に示すように、高耐圧トランジスタ領域100及びMONOS領域101を覆うように第3のレジストパターン11を形成する。その後、第3のレジストパターン11をマスクにして、低耐圧トランジスタ領域102の露出している酸化シリコン膜3をフッ酸によるウェットエッチングにて除去する。   Next, as shown in FIG. 3C, a third resist pattern 11 is formed so as to cover the high voltage transistor region 100 and the MONOS region 101. Thereafter, using the third resist pattern 11 as a mask, the exposed silicon oxide film 3 in the low breakdown voltage transistor region 102 is removed by wet etching using hydrofluoric acid.

次いで、図4(a)に示すように、第3のレジストパターン11を剥離後、熱酸化法にて低耐圧トランジスタ領域102の第2のゲート絶縁膜12を形成する。これにより、高耐圧トランジスタ領域100のシリコン基板1上には70nmの第1のゲート絶縁膜5が形成されていることとなる。   Next, as shown in FIG. 4A, after the third resist pattern 11 is removed, a second gate insulating film 12 in the low breakdown voltage transistor region 102 is formed by a thermal oxidation method. As a result, the first gate insulating film 5 of 70 nm is formed on the silicon substrate 1 in the high breakdown voltage transistor region 100.

次いで、図4(b)に示すように、高耐圧トランジスタ領域100、MONOS領域101及び低耐圧トランジスタ領域102を含む基板全面上にCVD法にてポリシリコン膜14を成膜する。その後、ポリシリコン膜14上に第4のレジストパターン13を形成する。   Next, as shown in FIG. 4B, a polysilicon film 14 is formed on the entire surface of the substrate including the high breakdown voltage transistor region 100, the MONOS region 101, and the low breakdown voltage transistor region 102 by the CVD method. Thereafter, a fourth resist pattern 13 is formed on the polysilicon film 14.

次いで、図4(c)に示すように、第4のレジストパターン13をマスクにしてドライエッチングにてポリシリコン膜14を加工することによって、高耐圧トランジスタ領域100、MONOS領域101及び低耐圧トランジスタ領域102においてそれぞれゲート電極14が形成される。   Next, as shown in FIG. 4C, the high-voltage transistor region 100, the MONOS region 101, and the low-voltage transistor region are formed by processing the polysilicon film 14 by dry etching using the fourth resist pattern 13 as a mask. Each of the gate electrodes 14 is formed at 102.

次いで、図4(d)に示すように、第4のレジストパターン13を剥離後、MONOS領域101及び低耐圧トランジスタ領域102において、シリコン基板1に低濃度不純物層によるLDD(Lightly Doped Drain)領域16、17を形成する。次いで、ゲート電極14の側壁にサイドウォール15を形成する。その後、高耐圧トランジスタ領域100、MONOS領域101及び低耐圧トランジスタ領域102において、シリコン基板1に不純物層によるソース・ドレイン領域の拡散層18、21、23を形成する。また、高耐圧トランジスタ領域100に形成されている酸化シリコン膜3は、トランジスタ形成プロセス中に除去される。   Next, as shown in FIG. 4D, after the fourth resist pattern 13 is peeled off, in the MONOS region 101 and the low breakdown voltage transistor region 102, an LDD (Lightly Doped Drain) region 16 formed of a low concentration impurity layer on the silicon substrate 1. , 17 are formed. Next, sidewalls 15 are formed on the sidewalls of the gate electrode 14. Thereafter, in the high breakdown voltage transistor region 100, the MONOS region 101, and the low breakdown voltage transistor region 102, diffusion layers 18, 21, 23 of source / drain regions are formed on the silicon substrate 1 by impurity layers. Further, the silicon oxide film 3 formed in the high breakdown voltage transistor region 100 is removed during the transistor formation process.

以上、本発明の実施形態によれば、高耐圧トランジスタ領域100及び低耐圧トランジスタ領域102において、図3(a),(b)に示すように、第2の酸化シリコン膜9をフッ酸によるウェットエッチングで除去し、窒化シリコン膜8を熱燐酸によるウェットエッチングにて除去している。その為、ドライエッチングで除去する場合とは違い、高耐圧トランジスタ領域100及び低耐圧トランジスタ領域102におけるプラズマダメージが生じることは無い。その結果、高耐圧トランジスタにおけるゲート絶縁膜の信頼性が向上する。   As described above, according to the embodiment of the present invention, in the high voltage transistor region 100 and the low voltage transistor region 102, the second silicon oxide film 9 is wetted with hydrofluoric acid as shown in FIGS. The silicon nitride film 8 is removed by wet etching using hot phosphoric acid. Therefore, unlike in the case of removing by dry etching, plasma damage does not occur in the high breakdown voltage transistor region 100 and the low breakdown voltage transistor region 102. As a result, the reliability of the gate insulating film in the high breakdown voltage transistor is improved.

また、高耐圧トランジスタ領域100の第1のゲート絶縁膜5上の第2の酸化シリコン膜9及び窒化シリコン膜8を、従来技術のようにドライエッチングにて除去すると第1のゲート絶縁膜5まで膜減りするのに対し、本実施形態のようにウェットエッチングにて除去すると第1のゲート絶縁膜5はほとんど膜減りしない。そのため、図1(d)に示す工程で第1のゲート絶縁膜を熱酸化する酸化時間を従来技術に比べて短くすることができる。   If the second silicon oxide film 9 and the silicon nitride film 8 on the first gate insulating film 5 in the high breakdown voltage transistor region 100 are removed by dry etching as in the prior art, the first gate insulating film 5 is reached. Whereas the film is reduced, the first gate insulating film 5 is hardly reduced when removed by wet etching as in the present embodiment. Therefore, the oxidation time for thermally oxidizing the first gate insulating film in the step shown in FIG. 1D can be shortened as compared with the prior art.

また、図2(c)に示す工程でバッチ式のCVD法にて窒化シリコン膜8及び第2の酸化シリコン膜9を成膜した場合、シリコン基板1の裏面にも窒化シリコン膜及び第2の酸化シリコン膜が堆積してしまう(図示せず)。従来技術のように、第2の酸化シリコン膜9及び窒化シリコン膜8をドライエッチングにて除去すると、裏面に堆積された窒化シリコン膜及び第2の酸化シリコン膜は除去されず、その結果、膜ストレスによるシリコン基板(ウェハ)1の反りの原因となることがある。これに対し、本実施形態では、窒化シリコン膜8及び第2の酸化シリコン膜9の除去をエッチング槽に浸漬させる方式のウェットエッチングで行うことにより、裏面に堆積された窒化シリコン膜及び第2の酸化シリコン膜が除去され、その結果、膜ストレスによるウェハ1の反りの発生を抑制できる。   2C, when the silicon nitride film 8 and the second silicon oxide film 9 are formed by the batch type CVD method, the silicon nitride film and the second silicon oxide film 9 are also formed on the back surface of the silicon substrate 1. A silicon oxide film is deposited (not shown). When the second silicon oxide film 9 and the silicon nitride film 8 are removed by dry etching as in the prior art, the silicon nitride film and the second silicon oxide film deposited on the back surface are not removed, and as a result, the film This may cause warpage of the silicon substrate (wafer) 1 due to stress. On the other hand, in this embodiment, the silicon nitride film 8 and the second silicon oxide film 9 are removed by wet etching using a method in which the silicon nitride film 8 and the second silicon oxide film 9 are immersed in an etching tank. The silicon oxide film is removed, and as a result, generation of warpage of the wafer 1 due to film stress can be suppressed.

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

(a)、(b)、(c)及び(d)は本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する為の断面図。(A), (b), (c) and (d) is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention. (a)、(b)、(c)及び(d)は本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する為の断面図。(A), (b), (c) and (d) is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention. (a)、(b)及び(c)は本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する為の断面図。(A), (b) and (c) is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention. (a)、(b)、(c)及び(d)は本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する為の断面図。(A), (b), (c) and (d) is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・シリコン基板、2・・・LOCOS酸化膜、2a・・・オフセット膜、3,9・・・酸化シリコン膜、4,8・・・窒化シリコン膜、5・・・第1のゲート絶縁膜、6・・・第1のレジストパターン、7・・・トンネル酸化膜、10・・・第2のレジストパターン、11・・・第3のレジストパターン、12・・・第2のゲート絶縁膜、13・・・第4のレジストパターン、14・・・ゲート電極(ポリシリコン膜)、15・・・サイドウォール、16,17・・・LDD領域、18,21,23・・・ソース・ドレイン領域、19,22・・・N型ウェル領域、20・・・N型オフセット領域、100・・・高耐圧トランジスタ領域、101・・・MONOS領域、102・・・低耐圧トランジスタ領域   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate, 2 ... LOCOS oxide film, 2a ... Offset film, 3, 9 ... Silicon oxide film, 4, 8 ... Silicon nitride film, 5 ... 1st gate Insulating film, 6 ... first resist pattern, 7 ... tunnel oxide film, 10 ... second resist pattern, 11 ... third resist pattern, 12 ... second gate insulation Film, 13 ... fourth resist pattern, 14 ... gate electrode (polysilicon film), 15 ... sidewall, 16, 17 ... LDD region, 18, 21, 23 ... source Drain region, 19, 22 ... N-type well region, 20 ... N-type offset region, 100 ... High breakdown voltage transistor region, 101 ... MONOS region, 102 ... Low breakdown voltage transistor region

Claims (4)

MONOS型メモリトランジスタ領域及びトランジスタ領域を同一の半導体基板に有する半導体装置の製造方法において、
前記トランジスタ領域の前記半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記MONOS型メモリトランジスタ領域の前記半導体基板上にトンネル酸化膜を形成し、前記MONOS型メモリトランジスタ領域の前記トンネル酸化膜上及び前記トランジスタ領域の前記ゲート絶縁膜上に窒化シリコン膜を形成し、前記窒化シリコン膜上に酸化シリコン膜を形成する工程と、
前記MONOS型メモリトランジスタ領域の前記酸化シリコン膜上にマスク膜を形成し、前記マスク膜をマスクとして前記トランジスタ領域の前記酸化シリコン膜を除去する工程と、
前記マスク膜をマスクとして前記トランジスタ領域の前記窒化シリコン膜を熱燐酸によるウェットエッチングにより除去する工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
In a method of manufacturing a semiconductor device having a MONOS type memory transistor region and a transistor region on the same semiconductor substrate,
Forming a gate insulating film on the semiconductor substrate in the transistor region;
Forming a tunnel oxide film on the semiconductor substrate in the MONOS type memory transistor region, forming a silicon nitride film on the tunnel oxide film in the MONOS type memory transistor region and on the gate insulating film in the transistor region; Forming a silicon oxide film on the silicon nitride film;
Forming a mask film on the silicon oxide film in the MONOS type memory transistor region, and removing the silicon oxide film in the transistor region using the mask film as a mask;
Removing the silicon nitride film in the transistor region by wet etching with hot phosphoric acid using the mask film as a mask;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
MONOS型メモリトランジスタ領域、高耐圧トランジスタ領域及び低耐圧トランジスタ領域を同一の半導体基板に有する半導体装置の製造方法において、
前記高耐圧トランジスタ領域の前記半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記MONOS型メモリトランジスタ領域の前記半導体基板上及び前記低耐圧トランジスタ領域の前記半導体基板上にトンネル酸化膜を形成し、前記トンネル酸化膜上及び前記高耐圧トランジスタ領域の前記ゲート絶縁膜上に窒化シリコン膜を形成し、前記窒化シリコン膜上に酸化シリコン膜を形成する工程と、
前記MONOS型メモリトランジスタ領域の前記酸化シリコン膜上にマスク膜を形成し、前記マスク膜をマスクとして前記高耐圧トランジスタ領域及び前記低耐圧トランジスタ領域それぞれの前記酸化シリコン膜を除去する工程と、
前記マスク膜をマスクとして前記高耐圧トランジスタ領域及び前記低耐圧トランジスタ領域それぞれの前記窒化シリコン膜を熱燐酸によるウェットエッチングにより除去する工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
In a method for manufacturing a semiconductor device having a MONOS type memory transistor region, a high breakdown voltage transistor region, and a low breakdown voltage transistor region on the same semiconductor substrate,
Forming a gate insulating film on the semiconductor substrate in the high breakdown voltage transistor region;
A tunnel oxide film is formed on the semiconductor substrate in the MONOS type memory transistor region and on the semiconductor substrate in the low breakdown voltage transistor region, and silicon nitride is formed on the tunnel oxide film and the gate insulating film in the high breakdown voltage transistor region. Forming a film and forming a silicon oxide film on the silicon nitride film;
Forming a mask film on the silicon oxide film in the MONOS type memory transistor region, and removing the silicon oxide film in each of the high breakdown voltage transistor region and the low breakdown voltage transistor region using the mask film as a mask;
Removing the silicon nitride film in each of the high breakdown voltage transistor region and the low breakdown voltage transistor region by wet etching with hot phosphoric acid using the mask film as a mask;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
請求項1又は2において、前記酸化シリコン膜を除去する工程は、前記酸化シリコン膜をフッ酸によるウェットエッチングにより除去する工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。   3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step of removing the silicon oxide film is a step of removing the silicon oxide film by wet etching using hydrofluoric acid. MONOS型メモリトランジスタ領域、高耐圧トランジスタ領域及び低耐圧トランジスタ領域を同一の半導体基板に有する半導体装置の製造方法において、
前記MONOS型メモリトランジスタ領域、前記高耐圧トランジスタ領域及び前記低耐圧トランジスタ領域それぞれの前記半導体基板上に第1の酸化シリコン膜を形成し、前記第1の酸化シリコン膜上に第1の窒化シリコン膜を形成する工程と、
前記高耐圧トランジスタ領域の前記第1の窒化シリコン膜及び前記第1の酸化シリコン膜を除去する工程と、
前記MONOS型メモリトランジスタ領域及び前記低耐圧トランジスタ領域それぞれの前記第1の窒化シリコン膜をマスクとする選択酸化法により前記高耐圧トランジスタ領域の前記半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記MONOS型メモリトランジスタ領域及び前記低耐圧トランジスタ領域それぞれの前記第1の窒化シリコン膜を除去する工程と、
前記高耐圧トランジスタ領域及び前記低耐圧トランジスタ領域それぞれを第1のマスク膜で覆い、前記第1のマスク膜をマスクとして前記MONOS型メモリトランジスタ領域の前記第1の酸化シリコン膜を除去する工程と、
前記第2のマスク膜を除去する工程と、
前記MONOS型メモリトランジスタ領域の前記半導体基板上にトンネル酸化膜を形成し、前記トンネル酸化膜上、前記高耐圧トランジスタ領域の前記ゲート絶縁膜上及び前記低耐圧トランジスタ領域の前記第1の酸化シリコン膜上に第2の窒化シリコン膜を形成し、前記第2の窒化シリコン膜上に第2の酸化シリコン膜を形成する工程と、
前記MONOS型メモリトランジスタ領域の前記第2の酸化シリコン膜上に第2のマスク膜を形成し、前記第2のマスク膜をマスクとして前記高耐圧トランジスタ領域及び前記低耐圧トランジスタ領域それぞれの前記第2の酸化シリコン膜を除去する工程と、
前記第2のマスク膜をマスクとして前記高耐圧トランジスタ領域及び前記低耐圧トランジスタ領域それぞれの前記第2の窒化シリコン膜を熱燐酸によるウェットエッチングにより除去する工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
In a method for manufacturing a semiconductor device having a MONOS type memory transistor region, a high breakdown voltage transistor region, and a low breakdown voltage transistor region on the same semiconductor substrate,
A first silicon oxide film is formed on the semiconductor substrate in each of the MONOS type memory transistor region, the high breakdown voltage transistor region, and the low breakdown voltage transistor region, and a first silicon nitride film is formed on the first silicon oxide film. Forming a step;
Removing the first silicon nitride film and the first silicon oxide film in the high breakdown voltage transistor region;
Forming a gate insulating film on the semiconductor substrate in the high breakdown voltage transistor region by a selective oxidation method using the first silicon nitride film in each of the MONOS type memory transistor region and the low breakdown voltage transistor region as a mask;
Removing the first silicon nitride film in each of the MONOS type memory transistor region and the low breakdown voltage transistor region;
Covering each of the high breakdown voltage transistor region and the low breakdown voltage transistor region with a first mask film, and removing the first silicon oxide film in the MONOS type memory transistor region using the first mask film as a mask;
Removing the second mask film;
A tunnel oxide film is formed on the semiconductor substrate in the MONOS type memory transistor region, and the first silicon oxide film in the tunnel oxide film, on the gate insulating film in the high breakdown voltage transistor region, and in the low breakdown voltage transistor region. Forming a second silicon nitride film thereon, and forming a second silicon oxide film on the second silicon nitride film;
A second mask film is formed on the second silicon oxide film in the MONOS type memory transistor region, and the second withstand voltage transistor region and the second withstand voltage transistor region are respectively used as the mask with the second mask film as a mask. Removing the silicon oxide film,
Removing the second silicon nitride film in each of the high breakdown voltage transistor region and the low breakdown voltage transistor region by wet etching with hot phosphoric acid using the second mask film as a mask;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014187238A (en) * 2013-03-25 2014-10-02 Toyoda Gosei Co Ltd Mis semiconductor device manufacturing method

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