JP2980086B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JP2980086B2
JP2980086B2 JP9342802A JP34280297A JP2980086B2 JP 2980086 B2 JP2980086 B2 JP 2980086B2 JP 9342802 A JP9342802 A JP 9342802A JP 34280297 A JP34280297 A JP 34280297A JP 2980086 B2 JP2980086 B2 JP 2980086B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置およびそ
の製造方法に関し、特に、溝素子分離領域,シリコン基
板の表面より低い位置に上面を有する第1のフィールド
絶縁膜に挟まれた部分の素子形成領域に形成された(エ
ッジ動作型の)第1のMOSトランジスタおよび第1の
フィールド絶縁膜の上面より高い位置に上面を有した第
2のフィールド絶縁膜に挟まれた部分の素子形成領域に
形成された第2のMOSトランジスタを有する半導体装
置とその製造方法とに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to the formation of a device between a trench element isolation region and a first field insulating film having an upper surface lower than the surface of a silicon substrate. The first MOS transistor formed in the region (edge operation type) and the element formation region formed between the second field insulating film having the upper surface at a position higher than the upper surface of the first field insulating film. And a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】DRAMあるいはSRAMには、低消費
電力化と高速化とが要求されている。低消費電力化の有
力な手段は、電源電圧を下げることである。しかしなが
ら、例えばDRAMを構成するMOSトランジスタのし
きい値電圧Vt を一定に保ったまま電源電圧を下げる
と、電源電圧に対するしきい値電圧の割合が大きくなる
ため、回路のスイッチング速度が遅くなり、高速化の要
求が満たされないことになる。
2. Description of the Related Art DRAMs and SRAMs are required to have low power consumption and high speed. An effective means of reducing power consumption is to lower the power supply voltage. However, for example, lowering the power supply voltage while the threshold voltage V t was kept constant of the MOS transistors constituting the DRAM, the ratio of the threshold voltage is increased to the supply voltage, slower switching speed of the circuit, The demand for higher speed will not be satisfied.

【0003】この対策としてはVt 自体を下げることが
当然考えられる。しかしながら従来のDRAMのメモリ
セルを構成するMOSトランジスタでは、以下の理由に
より電源電圧を下げてもVt を下げることは困難であっ
た。例えばDRAMのメモリセルは1つのNチャネルM
OSトランジスタと1つの容量素子とから構成されてお
り、容量素子が「ハイ」または「ロウ」の電位に保たれ
ることで情報が保持されている。ここで、容量素子に蓄
えられた電荷が消失しないためには、メモリセルを構成
するNチャネルMOSトランジスタのゲート電圧VG
0Vのときこのトランジスタのドレイン領域からソース
領域に流れる(ドレイン電流ID の)リーク電流が十分
小さくなければならない。このリーク電流はVt と(V
G 〈Vtからなるサブスレッショルド領域においてID
を1桁大きくするのに必要なVGで定義される)S値と
で決り、Vt が大きいほど、また、S値が小さいほどこ
のリーク電流は小さくなる。そのため、電源電圧が下が
っても、このリーク電流を小さく抑えておくために、V
t を大きく設定しなければならなかった。MOSトラン
ジスタを含んでなるSRAMでも、同様に、(メモリセ
ルのトランスファ・トランジスタである)NチャネルM
OSトランジスタも、メモリセルの情報を保持するため
にVt を大きく設定しなければならなかった。
[0003] It is naturally considered to lower the V t itself as a countermeasure. However, in the MOS transistor constituting a memory cell of a conventional DRAM, it is difficult to be lowered V t by lowering the supply voltage for the following reasons. For example, a DRAM memory cell has one N-channel M
It is composed of an OS transistor and one capacitor, and information is held when the capacitor is kept at “high” or “low” potential. Here, in order to charge stored in the capacitor is not lost when the gate voltage V G of the N-channel MOS transistor constituting the memory cell is 0V flows from the drain region of the transistor to the source region (drain current I D 1) The leakage current must be sufficiently small. This leakage current and V t (V
I D in the sub-threshold region consisting of G <V t
The determined by the defined are) S value V G needed to 1 order of magnitude, as the V t is larger or as the S value is smaller the leakage current is reduced. For this reason, even if the power supply voltage drops, in order to keep this leakage current small, V
t had to be set large. Similarly, in an SRAM including a MOS transistor, an N-channel M (which is a transfer transistor of a memory cell)
OS transistor also had increased to set the V t in order to hold the information of the memory cell.

【0004】本出願人が先に出願した特開平8−335
700号公報には、メモルセルを構成するNチャネルM
OSトランジスタの上記S値を小さくする手段が開示さ
れている。このNチャネルMOSトランジスタが形成さ
れた素子形成領域を取り囲むフィールド絶縁膜の上面
は、25nm以上100nm以下の高さだけP型シリコ
ン基板の表面より低い位置に設けられている。このNチ
ャネルMOSトランジスタのゲート電極(ワード線)は
フィールド絶縁膜の上面上にまで延在している。このよ
うな構造から、このNチャネルMOSトランジスタで
は、チャネル・エッジ部での空乏化が起りやすくなるこ
とから、通常の挟チャネル効果は発生せずに、逆に、こ
のチャネル・エッジ部もチャネル領域として機能するこ
とになる。このため本発明者等は、このNチャネルMO
Sトランジスタをエッジ動作型のNチャネルMOSトラ
ンジスタと称している。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-335 filed by the present applicant earlier
Japanese Patent Publication No. 700 discloses that an N-channel M
Means for reducing the S value of the OS transistor is disclosed. The upper surface of the field insulating film surrounding the element formation region where the N-channel MOS transistor is formed is provided at a position lower than the surface of the P-type silicon substrate by a height of 25 nm or more and 100 nm or less. The gate electrode (word line) of this N-channel MOS transistor extends over the upper surface of the field insulating film. With such a structure, in the N-channel MOS transistor, depletion is likely to occur at the channel edge, so that the ordinary narrow channel effect does not occur. Will function as For this reason, the present inventors have proposed this N-channel MO.
The S transistor is called an edge operation type N-channel MOS transistor.

【0005】半導体装置の平面模式図である図15
(a)と図15(a)のAA線,BB線およびCC線で
の断面模式図である図15(b),図15(c)および
図15(d)とを参照すると、上記特許公開公報に記載
したエッジ動作型MOSトランジスタを含んでなるDR
AMは、以下のとおりになっている。なお、図15
(a)において、フィールド絶縁膜の部分には左下りの
点線によるハッチングが施してある。
FIG. 15 is a schematic plan view of a semiconductor device.
15 (a) and FIGS. 15 (b), 15 (c) and 15 (d), which are schematic cross-sectional views taken along lines AA, BB and CC in FIG. 15 (a). DR including edge operation type MOS transistor described in Japanese Patent Publication
AM is as follows. Note that FIG.
In (a), the portion of the field insulating film is hatched by a dotted line that is descending to the left.

【0006】P型シリコン基板301の表面のセルアレ
イ領域には規則的に配列されたT字型の素子形成領域3
03aが設けられ、P型シリコン基板301の表面の周
辺回路領域には素子形成領域303b等が設けられてい
る。素子形成領域303aの表面の不純物濃度は素子形
成領域303bの表面の不純物濃度より高く設定されて
いる。素子形成領域303a,303bを取り囲むP型
シリコン基板301の表面には所望の深さの溝305が
設けられ、溝305は酸化シリコン系絶縁膜からなるフ
ィールド絶縁膜307により充填されている。フィール
ド絶縁膜307の上面は、P型シリコン基板301の表
面より例えば50nm程度低くなっている。フィールド
絶縁膜307の上に露出した部分の溝305の側面と素
子形成領域303a,303bをなすP型シリコン基板
301の表面とにはゲート酸化膜309が設けられてい
る。
In a cell array region on the surface of a P-type silicon substrate 301, T-shaped element forming regions 3 which are regularly arranged are arranged.
In the peripheral circuit region on the surface of the P-type silicon substrate 301, an element forming region 303b and the like are provided. The impurity concentration on the surface of the element formation region 303a is set higher than the impurity concentration on the surface of the element formation region 303b. A groove 305 having a desired depth is provided on the surface of the P-type silicon substrate 301 surrounding the element formation regions 303a and 303b, and the groove 305 is filled with a field insulating film 307 made of a silicon oxide-based insulating film. The upper surface of the field insulating film 307 is lower than the surface of the P-type silicon substrate 301 by, for example, about 50 nm. A gate oxide film 309 is provided on the side surface of the groove 305 exposed on the field insulating film 307 and on the surface of the P-type silicon substrate 301 forming the element forming regions 303a and 303b.

【0007】メモリセル領域ではゲート酸化膜309を
介して複数の素子形成領域303aをなすP型シリコン
基板301の表面上をゲート電極を兼たワード線311
aが横断し、周辺回路領域ではゲート酸化膜309を介
して素子形成領域303bをなすP型シリコン基板30
1の表面上をゲート電極311bが横断している。ゲー
ト電極311bはフィールド絶縁膜307の上面上に延
在している。ワード線311aはN+ 型多結晶シリコン
膜パターン337aにタングステン・シリサイド膜パタ
ーン339aが積層してなり、ゲート電極311bはN
+ 型多結晶シリコン膜パターン337bにタングステン
・シリサイド膜パターン339bが積層してなる。素子
形成領域303aをなすP型シリコン基板301の表面
にはワード線311aに自己整合的にN型ソース・ドレ
イン領域313aが設けられ、素子形成領域303bを
なすP型シリコン基板301の表面にはゲート電極31
1bに自己整合的にN型ソース・ドレイン領域313b
が設けられている。メモリセルを構成する第1のNチャ
ネルMOSトランジスタはゲート酸化膜309,ワード
線311aおよびN型ソース・ドレイン領域313aか
ら構成され、周辺回路を構成する第2のNチャネルMO
Sトランジスタはゲート酸化膜309,ゲート電極31
1bおよびN型ソース・ドレイン領域313bから構成
されている。第1のNチャネルMOSトランジスタのゲ
ート長は第2のNチャネルMOSトランジスタのゲート
長より短かく設定され、第1のNチャネルMOSトラン
ジスタのゲート幅は第2のNチャネルMOSトランジス
タのゲート幅より狭く設定されている。
In the memory cell region, a word line 311 serving as a gate electrode is formed on the surface of a P-type silicon substrate 301 forming a plurality of element forming regions 303a via a gate oxide film 309.
a in the peripheral circuit region, a P-type silicon substrate 30 forming an element forming region 303b via a gate oxide film 309.
The gate electrode 311b crosses over the surface of No. 1. The gate electrode 311b extends on the upper surface of the field insulating film 307. The word line 311a is formed by stacking a tungsten silicide film pattern 339a on an N + type polysilicon film pattern 337a, and the gate electrode 311b is formed by N
A tungsten silicide film pattern 339b is laminated on the + type polycrystalline silicon film pattern 337b. An N-type source / drain region 313a is provided in a self-aligned manner with the word line 311a on the surface of the P-type silicon substrate 301 forming the element forming region 303a, and a gate is formed on the surface of the P-type silicon substrate 301 forming the element forming region 303b. Electrode 31
N-type source / drain region 313b
Is provided. A first N-channel MOS transistor forming a memory cell includes a gate oxide film 309, a word line 311a, and N-type source / drain regions 313a, and a second N-channel MOS forming a peripheral circuit.
The S transistor has a gate oxide film 309 and a gate electrode 31
1b and an N-type source / drain region 313b. The gate length of the first N-channel MOS transistor is set shorter than the gate length of the second N-channel MOS transistor, and the gate width of the first N-channel MOS transistor is smaller than the gate width of the second N-channel MOS transistor. Is set.

【0008】第1,第2のNチャネルMOSトランジス
タおよびフィールド絶縁膜307を含めて、P型シリコ
ン基板301の表面は層間絶縁膜315により覆われて
いる。層間絶縁膜315には、(第1のNチャネルMO
Sトランジスタの)N型ソース・ドレイン領域313a
の一方に達するビット・コンタクト孔317,N型ソー
ス・ドレイン領域313aの他方に達するノード・コン
タクト孔318および(第2のNチャネルMOSトラン
ジスタの)N型ソース・ドレイン領域313bに達する
コンタクト孔319等が設けられている。層間絶縁膜3
15の表面あるいは表面上には、図示は省略するがビッ
ト線,容量素子等が設けられている。
[0008] The surface of the P-type silicon substrate 301 including the first and second N-channel MOS transistors and the field insulating film 307 is covered with an interlayer insulating film 315. In the interlayer insulating film 315, (the first N-channel MO
N-type source / drain region 313a (of S transistor)
, A contact hole 318 reaching the other of the N-type source / drain regions 313a and a contact hole 319 reaching the N-type source / drain region 313b (of the second N-channel MOS transistor). Is provided. Interlayer insulating film 3
Although not shown, a bit line, a capacitor, and the like are provided on the surface or on the surface of 15.

【0009】上記構造のため、例えば第1のMOSトラ
ンジスタでは、素子形成領域303aのワード線311
a直下のチャネル・エッジ部において、電界集中が生じ
てこの部分にも電流が流れるようになる。この部分では
チャネル中央部より実効的にVt が低くなり、この第1
のNチャネルMOSトランジスタのS値が小さくなる。
メモリセルを構成するこの第1のNチャネルMOSトラ
ンジスタは、この現象を利用している。
Due to the above structure, for example, in the first MOS transistor, the word line 311 in the element forming region 303a is formed.
An electric field concentration occurs at a channel edge portion immediately below a, and a current also flows through this portion. This portion effectively V t is lower than the central portion of the channel in this first
S value of the N-channel MOS transistor becomes smaller.
The first N-channel MOS transistor constituting the memory cell utilizes this phenomenon.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】DRAMのメモリセル
を構成するNチャネルMOSトランジスタのS値が大き
いとき、サブスレッショルド領域におけるリーク電流を
低減するためにVt の多きなNチャネルMOSトランジ
スタを用いざるおえかった。この場合、メモリセルのア
クセス速度が遅くなる。この点に関しては、上記特許公
開公報に記載させたエッジ動作型のNチャネルMOSト
ランジスタの採用により、解決することができる。
Is large S value of N-channel MOS transistors constituting a memory cell of DRAM [0006], forced with Oki Do N-channel MOS transistor of the V t in order to reduce the leakage current in the sub-threshold region It was completed. In this case, the access speed of the memory cell decreases. This point can be solved by employing the edge operation type N-channel MOS transistor described in the above-mentioned patent publication.

【0011】周辺回路を構成するMOSトランジスタ
は、周辺回路の動作速度を速くするために、これの電流
駆動機能が重視される。そのため、周辺回路領域となる
素子形成領域の不純物濃度はセルアレイ領域となる素子
領域の不純物濃度より低い値に設定されている。しかし
ながら、エッジ動作型のMOSトランジスタにより周辺
回路を構成すると、チャネル幅の広いMOSトランジス
タであってもオン電流が小さくなり、その結果、周辺回
路の動作速度が遅くなる。
[0011] In order to increase the operating speed of the peripheral circuit, the current drive function of the MOS transistor constituting the peripheral circuit is emphasized. Therefore, the impurity concentration of the element forming region that is to be the peripheral circuit region is set to a lower value than the impurity concentration of the element region that is to be the cell array region. However, when a peripheral circuit is constituted by edge operation type MOS transistors, even if the MOS transistor has a wide channel width, the on-state current decreases, and as a result, the operation speed of the peripheral circuit decreases.

【0012】ID −VG 特性を模式的に示すグラフであ
る図16を参照して、この理由を説明する。
[0012] With reference to FIG. 16 is a graph schematically showing the I D -V G characteristics, explaining the reason.

【0013】周辺回路を構成するエッジ動作型のMOS
トランジスタのチャネル中央部でのID −VG 特性は実
線のようになる。このID −VG 特性は(同じ値のVt
に設定された)非エッジ動作型のMOSトランジスタの
D −VG 特性と同じである。周辺回路を構成するエッ
ジ動作型のMOSトランジスタのチャネル・エッジ部で
のID −VG 特性は破線のようになり、この部分での実
効的なVt は当初設定したチャネル中央部でのVt より
さらに低くなる。周辺回路を構成するエッジ動作型のM
OSトランジスタのチャネル・エッヂ部でのサブスレッ
ショルド領域のリーク電流は、このMOSトランジスタ
のチャネル中央部でのサブスレッショルド領域のリーク
電流より大きい。そのため、サブスレッショルド領域に
おいて、エッジ動作型のMOSトランジスタで非エッジ
動作型のMOSトランジスタと同等のリーク電流を確保
するためには、チャネル・エッジ部並びにチャネル中央
部でのID −VG 特性を図16において全体に右にシフ
トさせなければならない。その結果、オン電流が小さく
なる。すなわち、上記特許公開公報に記載されたエッジ
動作型のMOSトランジスタは、トランスファ・トラン
ジスタのように電流駆動機能より電位転送機能を重視さ
れるMOSトランジスタには好ましいが、電流駆動機能
を重視されるMOSトランジスタには好ましくない。
Edge operation type MOS constituting a peripheral circuit
I D -V G characteristics of the channel central portion of the transistor is as a solid line. This I D -V G characteristic is (V t of the same value
This is the same as the I D -V G characteristic of the non-edge operation type MOS transistor (set in (1)). I D -V G characteristics of the channel edge portion of the edge operation type MOS transistor constituting a peripheral circuit is as shown in broken line, V in effective V t is the channel central portion initially set at this portion Even lower than t . Edge operation type M constituting peripheral circuit
The leakage current of the sub-threshold region at the channel edge of the OS transistor is larger than the leakage current of the sub-threshold region at the center of the channel of the MOS transistor. Therefore, in the sub-threshold region, in order to ensure the MOS transistor equal to the leakage current of the non-edge-operation with edge operation type MOS transistor, the I D -V G characteristics of the channel edge portion and central portion of the channel In FIG. 16, it must be shifted to the right. As a result, the ON current decreases. That is, the edge operation type MOS transistor described in the above-mentioned patent publication is preferable for a MOS transistor in which a potential transfer function is more important than a current drive function like a transfer transistor, but a MOS transistor in which a current drive function is important. This is not preferable for transistors.

【0014】したがって本発明の目的は、トランスファ
・トランジスタとなるMOSトランジスタのアクセス速
度を高めると同時に電流駆動機能が重視されるMOSト
ランジスタの動作速度の低減を抑制することが可能な半
導体装置とその製造方法とを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of increasing the access speed of a MOS transistor serving as a transfer transistor and suppressing a decrease in the operating speed of a MOS transistor in which a current driving function is important, and a method of manufacturing the same. And to provide a method.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の特
徴は、P型シリコン基板の表面に設けられた素子形成領
域はこのP型シリコン基板の表面に形成された溝により
取り囲まれ、溝は第1のフィールド絶縁膜と第2のフィ
ールド絶縁膜とにより充填され、第1のフィールド絶縁
膜の上面はこのP型シリコン基板の表面より所要の高さ
だけ低い位置に設けられ、第2のフィールド絶縁膜の上
面は第1のフィールド絶縁膜の上面より高い位置に設け
られ、上記第1のフィールド絶縁膜に挟まれた上記素子
形成領域には、第1のゲート電極,第1のゲート酸化膜
および第1のN型ソース・ドレイン領域を有してなる第
1のNチャネルMOSトランジスタが設けられ、上記第
2のフィールド絶縁膜に挟まれた上記素子形成領域に
は、第2のゲート電極,第2のゲート酸化膜および第2
のN型ソース・ドレイン領域を有してなる第2のNチャ
ネルMOSトランジスタが設けられているこのにある。
A feature of the semiconductor device according to the present invention is that an element formation region provided on the surface of a P-type silicon substrate is surrounded by a groove formed on the surface of the P-type silicon substrate. The first field insulating film is filled with a first field insulating film and a second field insulating film, and the upper surface of the first field insulating film is provided at a position lower than the surface of the P-type silicon substrate by a required height. An upper surface of the insulating film is provided at a position higher than an upper surface of the first field insulating film, and a first gate electrode and a first gate oxide film are provided in the element formation region sandwiched between the first field insulating films. A first N-channel MOS transistor having a first N-type source / drain region; and a second gate electrode in the element formation region sandwiched by the second field insulating film. , The second gate oxide film and the second
In this embodiment, a second N-channel MOS transistor having the N-type source / drain region is provided.

【0016】好ましくは、上記第1および第2のゲート
電極が、それぞれ同じ膜厚の第1および第2のN+ 型多
結晶シリコン膜パターンにそれぞれ同じ膜厚の第1およ
び第2の高融点金属シリサイド膜パターンが積層してな
り、上記第1および第2のゲート酸化膜の膜厚が等し
く、上記第1および第2のN型ソース・ドレイン領域の
接合の深さが等しくなっている。もしくは、上記第1お
よび第2のゲート電極が、それぞれP+ 型多結晶シリコ
ン膜パターンおよびN+ 型多結晶シリコン膜パターンに
それぞれ同じ膜厚の第1および第2の高融点金属シリサ
イド膜パターンが積層してなり、上記第1および第2の
ゲート酸化膜の膜厚が等しく、上記第1および第2のN
型ソース・ドレイン領域の接合の深さが等しくなってい
る。もしくは、上記第1および第2のゲート電極が、そ
れぞれ同じ膜厚の第1および第2のN+ 型多結晶シリコ
ン膜パターンにそれぞれ同じ膜厚の第1および第2の高
融点金属シリサイド膜パターンが積層してなり、上記第
1のゲート酸化膜の膜厚が上記第2のゲート酸化膜の膜
厚より厚く、上記第1および第2のN型ソース・ドレイ
ン領域の接合の深さが等しくなっている。
Preferably, the first and second gate electrodes are formed on the first and second N + -type polycrystalline silicon film patterns having the same thickness, respectively, by the first and second high melting points having the same thickness. A metal silicide film pattern is laminated, the first and second gate oxide films have the same thickness, and the first and second N-type source / drain regions have the same junction depth. Alternatively, the first and second gate electrodes are formed by forming first and second refractory metal silicide film patterns having the same thickness on the P + -type polycrystalline silicon film pattern and the N + -type polycrystalline silicon film pattern, respectively. The first and second gate oxide films have the same thickness, and the first and second N oxide films are stacked.
The junction depths of the mold source / drain regions are equal. Alternatively, the first and second gate electrodes are formed by forming first and second refractory metal silicide film patterns of the same thickness on first and second N + -type polycrystalline silicon film patterns of the same thickness. Are stacked, the first gate oxide film is thicker than the second gate oxide film, and the junction depths of the first and second N-type source / drain regions are equal. Has become.

【0017】本発明の半導体装置の好ましい第1の態様
は、P型シリコン基板の表面のセルアレイ領域には規則
的に配列された第1の素子形成領域が設けられ、このP
型シリコン基板の表面の周辺回路領域には第2の素子形
成領域が設けられ、これらの第1および第2の素子形成
領域はそれぞれこのP型シリコン基板の表面に設けられ
た溝により取り囲まれ、これらの第1および第2の素子
形成領域をそれぞれ取り囲む部分の溝はそれぞれ第1お
よび第2のフィールド絶縁膜により充填され、第1のフ
ィールド絶縁膜の上面はこのP型シリコン基板の表面よ
り所要の高さだけ低い位置に設けられ、第2のフィール
ド絶縁膜の上面は第1のフィールド絶縁膜の上面より高
い位置に設けられ、上記第1のフィールド絶縁膜に挟ま
れた上記第1の素子形成領域にはワード線を兼た第1の
ゲート電極,第1のゲート酸化膜および第1のN型ソー
ス・ドレイン領域を有してなる第1のNチャネルMOS
トランジスタが設けられ、これらの第1のN型ソース・
ドレイン領域の一方はビット線に接続され、これらの第
1のN型ソース・ドレイン領域の他方は容量素子に接続
され、これらの第1のNチャネルMOSトランジスタと
これらの容量素子とによりDRAMのメモリセルが構成
され、上記第2のフィールド絶縁膜に挟まれた上記素子
形成領域には第2のゲート電極,第2のゲート酸化膜お
よび第2のN型ソース・ドレイン領域を有してなる第2
のNチャネルMOSトランジスタが設けられ、これらの
第2のNチャネルMOSトランジスタを含んで周辺回路
が構成されていることを特徴とする。
In a first preferred embodiment of the semiconductor device of the present invention, a first element formation region which is regularly arranged is provided in a cell array region on the surface of a P-type silicon substrate.
A second element formation region is provided in a peripheral circuit region on the surface of the p-type silicon substrate; these first and second element formation regions are respectively surrounded by grooves provided on the surface of the p-type silicon substrate; The trenches surrounding the first and second element formation regions, respectively, are filled with first and second field insulating films, respectively, and the upper surface of the first field insulating film is more required than the surface of the P-type silicon substrate. , The upper surface of the second field insulating film is provided at a position higher than the upper surface of the first field insulating film, and the first element interposed between the first field insulating films. A first N-channel MOS having a first gate electrode also serving as a word line, a first gate oxide film, and a first N-type source / drain region in a formation region
Transistors are provided and these first N-type sources
One of the drain regions is connected to a bit line, the other of the first N-type source / drain regions is connected to a capacitor, and the first N-channel MOS transistor and the capacitor are used to store a DRAM memory. A cell is formed, and a second gate electrode, a second gate oxide film, and a second N-type source / drain region are provided in the element formation region sandwiched between the second field insulating films. 2
And a peripheral circuit including these second N-channel MOS transistors.

【0018】本発明の半導体装置の好ましい第2の態様
は、P型シリコン基板の表面のSRAMのメモリセルが
形成された領域にはそれぞれ1対の素子形成領域が設け
られ、これらの素子形成領域はこのP型シリコン基板の
表面に形成された溝により取り囲まれ、溝は第1のフィ
ールド絶縁膜と第2のフィールド絶縁膜とにより充填さ
れ、これらの第1のフィールド絶縁膜の上面はこのP型
シリコン基板の表面より所要の高さだけ低い位置に設け
られ、これらの第2のフィールド絶縁膜の上面はこれら
の第1のフィールド絶縁膜の上面より高い位置に設けら
れ、1つの上記素子形成領域には、それぞれ第1および
第2のNチャネルMOSトランジスタが設けられ、上記
第1のNチャネルMOSトランジスタは上記第1のフィ
ールド絶縁膜に挟まれた部分の上記素子形成領域に設け
られ、これらの第1のNチャネルMOSトランジスタは
ワード線を兼た第1のゲート電極と第1のゲート酸化膜
と第1のN型ソース・ドレイン領域とから構成され、こ
れらの第1のN型ソース・ドレイン領域の一方はビット
線に接続され、これらの第1のN型ソース・ドレイン領
域の他方は抵抗負荷素子に接続され、上記第2のNチャ
ネルMOSトランジスタは上記第2のフィールド絶縁膜
に挟まれた部分の上記素子形成領域に設けられ、これら
の第2のNチャネルMOSトランジスタは第2のゲート
電極と第2のゲート酸化膜と第2のN型ソース・ドレイ
ン領域ととからなり、これらの第2のN型ソース・ドレ
イン領域の一方は上記第1のN型ソース・ドレイン領域
の他方からなり、これらの第2のN型ソース・ドレイン
領域の他方は接地配線に接続され、さらに、対を成す上
記素子形成領域の一方に設けられた上記第1のN型ソー
ス・ドレイン領域の他方が、対を成す上記素子形成領域
の他方に設けられた上記第2のNチャネルMOSトラン
ジスタの上記第2のゲート電極に接続されていることを
特徴とする。
According to a second preferred aspect of the semiconductor device of the present invention, a pair of element forming regions is provided in each of the regions on the surface of the P-type silicon substrate where the SRAM memory cells are formed. Is surrounded by a groove formed on the surface of the P-type silicon substrate, the groove is filled with a first field insulating film and a second field insulating film, and the upper surface of the first field insulating film is The upper surface of these second field insulating films is provided at a position lower than the upper surface of these first field insulating films by a predetermined height below the surface of the mold silicon substrate. First and second N-channel MOS transistors are provided in the regions, respectively, and the first N-channel MOS transistor is sandwiched between the first field insulating films. These first N-channel MOS transistors are provided in a part of the element formation region, and these first N-channel MOS transistors have a first gate electrode also serving as a word line, a first gate oxide film, a first N-type source / drain region, One of these first N-type source / drain regions is connected to a bit line, and the other of these first N-type source / drain regions is connected to a resistive load element. A channel MOS transistor is provided in the element formation region at a portion sandwiched between the second field insulating films. These second N-channel MOS transistors include a second gate electrode, a second gate oxide film and a second gate oxide film. One of these second N-type source / drain regions comprises the other of the first N-type source / drain regions, and the second N-type source / drain region The other of the source / drain regions is connected to a ground wiring, and the other of the first N-type source / drain regions provided in one of the paired element formation regions is connected to the other of the paired element formation regions. It is characterized in that it is connected to the second gate electrode of the second N-channel MOS transistor provided on the other side.

【0019】本発明の半導体装置の製造方法の第1の態
様は、P型シリコン基板の表面にパッド酸化膜および窒
化シリコン膜を形成し、素子形成領域上を覆う第1のフ
ォト・レジスト膜パターンをマスクにして、この窒化シ
リコン膜およびパッド酸化膜をエッチングし,さらにこ
のP型シリコン基板をエッチングしてこのP型シリコン
基板の表面に溝を形成する工程と、全面に酸化シリコン
膜からなる絶縁膜を形成し、上記窒化シリコン膜の上面
が露出してまでこの絶縁膜を化学機械研磨して溝を充填
するフィールド絶縁膜を形成する工程と、第2のフォト
・レジスト膜パターンをマスクにして上記フィールド絶
縁膜を所望の厚さだけエッチングして、第2のフォト・
レジスト膜パターンに覆われていない部分に第1のフィ
ールド絶縁膜を形成し、第2のフォト・レジスト膜パタ
ーンに覆われている部分に第2のフィールド絶縁膜を残
置形成する工程と、上記窒化シリコン膜をエッチング除
去する工程と、上記パッド酸化膜をエッチング除去する
とともに、上記第1のフィールド絶縁膜の上面を上記P
型シリコン基板の表面より所要の高さだけ低くする工程
と、熱酸化により、上記素子形成領域にゲート酸化膜を
形成する工程と、全面にN+ 型多結晶シリコン膜を形成
し、さらに、高融点金属シリサイド膜を形成し、第3の
フォト・レジスト膜パターンをマスクにしてこの高融点
金属シリサイド膜およびN+ 型多結晶シリコン膜をパタ
ーニングして上記第1のフィールド絶縁膜に挟まれた上
記素子形成領域には第1のゲート電極を形成し、上記第
1のフィールド絶縁膜に挟まれた素子形成領域には第2
のゲート電極を形成し、これらの第1,第2のゲート電
極をマスクにして、上記素子形成領域の表面にN型ソー
ス・ドレイン領域を形成する工程とを含むことを特徴と
する。
According to a first aspect of the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a pad oxide film and a silicon nitride film are formed on a surface of a P-type silicon substrate, and a first photoresist film pattern covering an element formation region is formed. Etching the silicon nitride film and the pad oxide film using the mask as a mask, further etching the P-type silicon substrate to form a groove in the surface of the P-type silicon substrate; Forming a film, chemically mechanically polishing the insulating film until the upper surface of the silicon nitride film is exposed to form a field insulating film filling the trench, and using the second photoresist film pattern as a mask. The field insulating film is etched to a desired thickness to form a second photo
Forming a first field insulating film in a portion not covered by the resist film pattern and leaving a second field insulating film in a portion covered by the second photo-resist film pattern; Etching the silicon film, removing the pad oxide film by etching, and removing the upper surface of the first field insulating film by the P
Forming a gate oxide film in the element formation region by thermal oxidation; forming an N + -type polycrystalline silicon film over the entire surface; A high melting point metal silicide film is formed, and the high melting point metal silicide film and the N + -type polycrystalline silicon film are patterned by using the third photoresist film pattern as a mask. A first gate electrode is formed in the element formation region, and a second gate electrode is formed in the element formation region sandwiched by the first field insulating film.
Forming an N-type source / drain region on the surface of the element formation region using the first and second gate electrodes as a mask.

【0020】本発明の半導体装置の製造方法の第2の態
様は、P型シリコン基板の表面にパッド酸化膜および窒
化シリコン膜を形成し、素子形成領域上を覆う第1のフ
ォト・レジスト膜パターンをマスクにして、この窒化シ
リコン膜およびパッド酸化膜をエッチングし,さらにこ
のP型シリコン基板をエッチングしてこのP型シリコン
基板の表面に溝を形成する工程と、全面に酸化シリコン
膜からなる絶縁膜を形成し、上記窒化シリコン膜の上面
が露出してまでこの絶縁膜を化学機械研磨して溝を充填
するフィールド絶縁膜を形成する工程と、第2のフォト
・レジスト膜パターンをマスクにして上記フィールド絶
縁膜を所望の厚さだけエッチングして、第2のフォト・
レジスト膜パターンに覆われていない部分に第1のフィ
ールド絶縁膜を形成し、第2のフォト・レジスト膜パタ
ーンに覆われている部分に第2のフィールド絶縁膜を残
置形成する工程と、上記窒化シリコン膜をエッチング除
去する工程と、上記パッド酸化膜をエッチング除去する
とともに、上記第1のフィールド絶縁膜の上面を上記P
型シリコン基板の表面より所要の高さだけ低くする工程
と、熱酸化により、上記素子形成領域にゲート酸化膜を
形成する工程と、全面に成膜段階でN+ 型のN+ 型多結
晶シリコン膜を形成する工程と、上記第2のフィールド
絶縁膜に挟まれた上記素子形成領域上を覆う第3のフォ
ト・レジスト膜パターンをマスクにしたP型不純物のイ
オン注入等により、上記第1のフィールド絶縁膜に挟ま
れた上記素子形成領域上の上記N+ 型多結晶シリコン膜
をP+型多結晶シリコン膜に変換する工程と、全面に高
融点金属シリサイド膜を形成し、第4のフォト・レジス
ト膜パターンをマスクにしてこの高融点金属シリサイド
膜と上記N+ 型多結晶シリコン膜並びにP+ 型多結晶シ
リコン膜とを順次パターニングして上記第1のフィール
ド絶縁膜に挟まれた上記素子形成領域にはこのP+ 型多
結晶シリコン膜を含んでなる高融点金属ポリサイド膜か
らなる第1のゲート電極を形成し、上記第2のフィール
ド絶縁膜に挟まれた素子形成領域にはこのN+ 型多結晶
シリコン膜を含んでなる高融点金属ポリサイド膜からな
る第2のゲート電極を形成する工程と、上記第1,第2
のゲート電極をマスクにして、上記素子形成領域の表面
にN型ソース・ドレイン領域を形成する工程とを含むこ
とを特徴とする。
According to a second aspect of the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a pad oxide film and a silicon nitride film are formed on a surface of a P-type silicon substrate, and a first photoresist film pattern covering an element formation region is formed. Etching the silicon nitride film and the pad oxide film using the mask as a mask, further etching the P-type silicon substrate to form a groove in the surface of the P-type silicon substrate; Forming a film, chemically mechanically polishing the insulating film until the upper surface of the silicon nitride film is exposed to form a field insulating film filling the groove, and using the second photoresist film pattern as a mask. The field insulating film is etched to a desired thickness to form a second photo
Forming a first field insulating film in a portion not covered by the resist film pattern and leaving a second field insulating film in a portion covered by the second photo-resist film pattern; Etching the silicon film, removing the pad oxide film by etching, and removing the upper surface of the first field insulating film by the P
Forming a gate oxide film in the element formation region by thermal oxidation, a step of lowering the surface by a required height from the surface of the type silicon substrate, and a step of forming an N + type N + Forming a film, and ion-implanting a P-type impurity using a third photo-resist film pattern covering the element formation region sandwiched between the second field insulating films as a mask. A step of converting the N + -type polycrystalline silicon film on the element formation region sandwiched between the field insulating films into a P + -type polycrystalline silicon film, and forming a refractory metal silicide film on the entire surface; resist film pattern are sequentially patterned by a mask and the refractory metal silicide film and the N + -type polycrystalline silicon film and the P + -type polycrystalline silicon film on sandwiched the first field insulating film The element forming region to form a first gate electrode made of a refractory metal polycide film comprising the P + -type polycrystalline silicon film, above the element formation region sandwiched between the second field insulating film this Forming a second gate electrode made of a refractory metal polycide film containing an N + -type polycrystalline silicon film;
Forming an N-type source / drain region on the surface of the element formation region using the gate electrode as a mask.

【0021】本発明の半導体装置の製造方法の第3の態
様は、P型シリコン基板の表面にパッド酸化膜および窒
化シリコン膜を形成し、素子形成領域上を覆う第1のフ
ォト・レジスト膜パターンをマスクにして、この窒化シ
リコン膜およびパッド酸化膜をエッチングし,さらにこ
のP型シリコン基板をエッチングしてこのP型シリコン
基板の表面に溝を形成する工程と、全面に酸化シリコン
膜からなる絶縁膜を形成し、上記窒化シリコン膜の上面
が露出してまでこの絶縁膜を化学機械研磨して溝を充填
するフィールド絶縁膜を形成する工程と、第2のフォト
・レジスト膜パターンをマスクにして上記フィールド絶
縁膜を所望の厚さだけエッチングして、第2のフォト・
レジスト膜パターンに覆われていない部分に第1のフィ
ールド絶縁膜を形成し、第2のフォト・レジスト膜パタ
ーンに覆われている部分に第2のフィールド絶縁膜を残
置形成する工程と、上記窒化シリコン膜をエッチング除
去する工程と、上記パッド酸化膜をエッチング除去する
とともに、上記第1のフィールド絶縁膜の上面を上記P
型シリコン基板の表面より所要の高さだけ低くする工程
と、熱酸化により上記素子形成領域に酸化シリコン膜を
形成し、上記第1のフィールド絶縁膜に挟まれた上記素
子形成領域上を覆う第3のフォト・レジスト膜パターン
をマスクにしてこの酸化シリコン膜を除去し、第1のフ
ィールド絶縁膜に挟まれた素子形成領域にこの酸化シリ
コン膜を残置する工程と、熱酸化により、上記第1のフ
ィールド絶縁膜に挟まれた上記素子形成領域に第1のゲ
ート酸化膜を形成し,上記第2のフィールド絶縁膜に挟
まれた素子形成領域に第1のゲート酸化膜より膜厚の薄
い第2のゲート酸化膜を形成する工程と、全面にN+
多結晶シリコン膜を形成し、さらに、高融点金属シリサ
イド膜を形成し、第4のフォト・レジスト膜パターンを
マスクにしてこの高融点金属シリサイド膜およびN+
多結晶シリコン膜をパターニングして上記第1のフィー
ルド絶縁膜に挟まれた上記素子形成領域には第1のゲー
ト電極を形成し、上記第1のフィールド絶縁膜に挟まれ
た素子形成領域には第2のゲート電極を形成し、これら
の第1,第2のゲート電極をマスクにして、上記素子形
成領域の表面にN型ソース・ドレイン領域を形成する工
程とを含むことを特徴とする。
According to a third aspect of the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a pad oxide film and a silicon nitride film are formed on a surface of a P-type silicon substrate, and a first photoresist film pattern covering an element formation region is formed. Etching the silicon nitride film and the pad oxide film using the mask as a mask, further etching the P-type silicon substrate to form a groove in the surface of the P-type silicon substrate; Forming a film, chemically mechanically polishing the insulating film until the upper surface of the silicon nitride film is exposed to form a field insulating film filling the groove, and using the second photoresist film pattern as a mask. The field insulating film is etched to a desired thickness to form a second photo-
Forming a first field insulating film in a portion not covered by the resist film pattern and leaving a second field insulating film in a portion covered by the second photo-resist film pattern; Etching the silicon film, removing the pad oxide film by etching, and removing the upper surface of the first field insulating film by the P
Forming a silicon oxide film in the element formation region by thermal oxidation to cover the element formation region sandwiched by the first field insulating film; Removing the silicon oxide film using the photo-resist film pattern of No. 3 as a mask, and leaving the silicon oxide film in an element formation region sandwiched by the first field insulating film; Forming a first gate oxide film in the element formation region interposed between the first and second field insulating films; and forming a first gate oxide film in the element formation region interposed between the second field insulation films and having a smaller thickness than the first gate oxide film. forming a second gate oxide film, is formed on the entire surface N + -type polycrystalline silicon film, further, to form a refractory metal silicide film, this was the fourth photoresist film pattern as a mask Patterning the refractory metal silicide film and the N + -type polycrystalline silicon film above to the element formation region sandwiched between the first field insulating film to form a first gate electrode, in the first field insulating film Forming a second gate electrode in the element formation region sandwiched therebetween, and forming N-type source / drain regions on the surface of the element formation region using the first and second gate electrodes as a mask; It is characterized by including.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

【0023】半導体装置の平面模式図である図1(a)
と図1(a)のAA線,BB線およびCC線での断面模
式図である図1(b),図1(c)および図1(d)と
を参照すると、本発明の第1の実施の形態の第1の実施
例による半導体装置はメモルセルおよび周辺回路を構成
するNチャネルMOSトランジスタがそれぞれエッジ動
作型および非エッジ動作型のNチャネルMOSトランジ
スタからなり、さらにこれらのNチャネルMOSトラン
ジスタはゲート酸化膜の膜厚が同じであり,ゲート電極
の構成が同じである。なお、図1(a)において、理解
を容易にするために、セルアレイ領域の(第1の)フィ
ールド絶縁膜の部分には左下りの点線によるハッチング
が施してある。
FIG. 1A is a schematic plan view of a semiconductor device.
1 (b), FIG. 1 (c) and FIG. 1 (d), which are schematic cross-sectional views taken along lines AA, BB and CC in FIG. In the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, the N-channel MOS transistors constituting the memory cell and the peripheral circuit are constituted by edge-operation type and non-edge-operation N-channel MOS transistors, respectively. The thickness of the gate oxide film is the same, and the configuration of the gate electrode is the same. In FIG. 1A, for easy understanding, a portion of the (first) field insulating film in the cell array region is hatched by a dotted line on the lower left.

【0024】P型シリコン基板101の表面のセルアレ
イ領域には規則的に配列されたT字型の素子形成領域1
03aaが設けられ、P型シリコン基板101の表面の
周辺回路領域には素子形成領域103ab等が設けられ
ている。素子形成領域103aa,103abの表面近
傍の不純物濃度は、例えば、5×1017cm-3程度,3
×1017cm-3程度である。素子形成領域103aa,
103abを取り囲むP型シリコン基板101の表面に
は250nm程度の深さの溝105が設けられ、素子形
成領域103aa,103abの周辺の溝105は酸化
シリコン膜からなるフィールド絶縁膜107aa,10
7abにより充填されている。フィールド絶縁膜107
aaの上面は、P型シリコン基板101の表面より例え
ば80nm程度低くなっているがこの低さは25nm〜
100nmの範囲であるならばよい。この範囲外のとき
には、NチャネルMOSトランジスタにおけるエッヂ動
作型の効果が薄れることになる。フィールド絶縁膜10
7abの上面は、例えばP型シリコン基板101の表面
より高くなっているが、P型シリコン基板101の表面
より25nm程度低い位置より高い位置に設定されでい
ればよい。フィールド絶縁膜107aaの上に露出した
部分の溝105の側面と素子形成領域103aa,10
3abをなすP型シリコン基板101の表面とには7n
m程度の膜厚のゲート酸化膜109が設けられている。
In a cell array region on the surface of the P-type silicon substrate 101, T-shaped element forming regions 1 which are regularly arranged are arranged.
In the peripheral circuit region on the surface of the P-type silicon substrate 101, an element formation region 103ab and the like are provided. The impurity concentration in the vicinity of the surface of the element formation regions 103aa and 103ab is, for example, about 5 × 10 17 cm −3 , 3
It is about × 10 17 cm −3 . The element formation region 103aa,
A groove 105 having a depth of about 250 nm is provided on the surface of the P-type silicon substrate 101 surrounding the 103ab, and the grooves 105 around the element forming regions 103aa and 103ab are formed of field insulating films 107aa and 107a made of a silicon oxide film.
7ab. Field insulating film 107
The upper surface of aa is lower than the surface of the P-type silicon substrate 101 by, for example, about 80 nm.
What is necessary is just a range of 100 nm. Outside this range, the effect of the edge operation type in the N-channel MOS transistor is weakened. Field insulating film 10
The upper surface of 7ab is, for example, higher than the surface of the P-type silicon substrate 101, but may be set at a position higher than a position about 25 nm lower than the surface of the P-type silicon substrate 101. The side surface of the groove 105 exposed on the field insulating film 107aa and the element forming regions 103aa, 103aa
The surface of the P-type silicon substrate 101 forming 3ab is 7n
A gate oxide film 109 having a thickness of about m is provided.

【0025】メモリセル領域では、ゲート酸化膜109
を介して、ゲート電極を兼たワード線111aaが複数
の素子形成領域103aa(をなすP型シリコン基板1
01)の表面上を横断している。周辺回路領域では、ゲ
ート酸化膜109を介して、ゲート電極111abが素
子形成領域103ab(をなすP型シリコン基板10
1)の表面上を横断している。ゲート電極111abは
フィールド絶縁膜107の上面上に延在している。ワー
ド線111aaはN+ 型多結晶シリコン膜パターン13
7aaにタングステン・シリサイド膜パターン139a
aが積層してなり、ゲート電極111abはN+ 型多結
晶シリコン膜パターン137abにタングステン・シリ
サイド膜パターン139abが積層してなる。
In the memory cell region, the gate oxide film 109
The word line 111aa also serving as a gate electrode is connected to the P-type silicon substrate 1
01) on the surface. In the peripheral circuit region, the gate electrode 111ab is connected via the gate oxide film 109 to the element formation region 103ab (the P-type silicon substrate 10ab).
It crosses on the surface of 1). The gate electrode 111ab extends on the upper surface of the field insulating film 107. The word line 111aa is an N + type polysilicon film pattern 13
7aa is a tungsten silicide film pattern 139a
The gate electrode 111ab is formed by stacking a tungsten silicide film pattern 139ab on an N + type polycrystalline silicon film pattern 137ab.

【0026】素子形成領域103aaをなすP型シリコ
ン基板101の表面にはワード線111aaに自己整合
的にN型ソース・ドレイン領域113aaが設けられ、
素子形成領域103abをなすP型シリコン基板101
の表面にはゲート電極111abに自己整合的にN型ソ
ース・ドレイン領域113abが設けられている。N型
ソース・ドレイン領域113aaはN- 型拡散層のみか
ら構成されていてもよいが、N型ソース・ドレイン領域
113abはLDD構造の拡散層であることが好まし
い。メモリセルを構成する第1のNチャネルMOSトラ
ンジスタはゲート酸化膜109,ワード線111aaお
よびN型ソース・ドレイン領域113aaから構成さ
れ、周辺回路を構成する第2のNチャネルMOSトラン
ジスタはゲート酸化膜109,ゲート電極111abお
よびN型ソース・ドレイン領域113abから構成され
ている。(ワード線111aaによる)NチャネルMO
Sトランジスタのチャネル長,チャネル幅は、0.2μ
m程度,0.2μm程度に設定されている。(ゲート電
極111abによる)第2のNチャネルMOSトランジ
スタのチャネル長,チャネル幅は、例えば0.3μm程
度,10μm程度に設定されている。
On the surface of the P-type silicon substrate 101 forming the element formation region 103aa, N-type source / drain regions 113aa are provided in self-alignment with the word lines 111aa.
P-type silicon substrate 101 forming element formation region 103ab
Are provided with N-type source / drain regions 113ab in a self-aligned manner with the gate electrode 111ab. Although the N-type source / drain region 113aa may be composed of only the N -type diffusion layer, the N-type source / drain region 113ab is preferably a diffusion layer having an LDD structure. The first N-channel MOS transistor forming the memory cell includes a gate oxide film 109, a word line 111aa and an N-type source / drain region 113aa, and the second N-channel MOS transistor forming a peripheral circuit is a gate oxide film 109. , A gate electrode 111ab and an N-type source / drain region 113ab. N-channel MO (by word line 111aa)
The channel length and channel width of the S transistor are 0.2 μm.
m and 0.2 μm. The channel length and channel width of the second N-channel MOS transistor (by the gate electrode 111ab) are set to, for example, about 0.3 μm and about 10 μm.

【0027】第1,第2のNチャネルMOSトランジス
タおよびフィールド絶縁膜107aa,107abを含
めて、P型シリコン基板101の表面は層間絶縁膜11
5により覆われている。層間絶縁膜115には、(第1
のNチャネルMOSトランジスタの)N型ソース・ドレ
イン領域113aaの一方に達するビット・コンタクト
孔117,N型ソース・ドレイン領域113aaの他方
に達するノード・コンタクト孔118および(第2のN
チャネルMOSトランジスタの)N型ソース・ドレイン
領域113abに達するコンタクト孔119等が設けら
れている。層間絶縁膜115の表面あるいは表面上に
は、図示は省略するがビット線,容量素子等が設けられ
ている。
The surface of the P-type silicon substrate 101 including the first and second N-channel MOS transistors and the field insulating films 107aa and 107ab is
5. (1st interlayer insulating film 115)
A bit contact hole 117 reaching one of the N-type source / drain regions 113aa, a node contact hole 118 reaching the other of the N-type source / drain regions 113aa, and a (second N-type MOS transistor).
A contact hole 119 reaching the N-type source / drain region 113ab (of the channel MOS transistor) is provided. Although not shown, a bit line, a capacitor, and the like are provided on the surface or on the surface of the interlayer insulating film 115.

【0028】本第1の実施の形態の本第1の実施例によ
ると、メモリセルを構成する第1のMOSトランジスタ
は、素子形成領域103aaのワード線111aa直下
のチャネル・エッジ部において電界集中が生じてこの部
分にも電流が流れるようになり、Vt を低く設定しても
S値が小さくなる。その結果、この第1のMOSトラン
ジスタを用いれば、VG =0Vのとき、ID を低く保っ
たままVt を低くすることができるので、メモリセルへ
のアクセス速度が速くなる。一方、周辺回路を構成する
第2のNチャネルMOSトランジスタは非エッジ動作型
であることから、エッジ動作型の場合に生じたサブスレ
ッショルド領域における(ID の)リーク電流の増大は
生じないことになる。このことから、この第2のNチャ
ネルMOSトランジスタではオン電流の低減は生じにく
くなり、このNチャネルMOSトランジスタの動作速度
が遅くなることは回避される。
According to the first example of the first embodiment, the first MOS transistor forming the memory cell has the electric field concentration at the channel edge portion of the element formation region 103aa just below the word line 111aa. occur becomes a current flows in this portion, setting a low V t S value becomes smaller. As a result, when the first MOS transistor is used, when V G = 0 V, V t can be reduced while keeping ID low, so that the access speed to the memory cell is increased. On the other hand, since the second N-channel MOS transistor constituting the peripheral circuit is of the non-edge operation type, the increase in the leakage current (of ID ) in the subthreshold region does not occur in the case of the edge operation type. Become. For this reason, it is difficult for the second N-channel MOS transistor to reduce the on-current, and the operation speed of the N-channel MOS transistor is prevented from being reduced.

【0029】半導体装置の製造工程の断面模式図であ
り,図1(a)のAA線での製造工程の断面模式図であ
る図2と、半導体装置の製造工程の断面模式図であり,
図1(a)のBB線での製造工程の断面模式図である図
3と、半導体装置の製造工程の断面模式図であり,図1
(a)のCC線での製造工程の断面模式図である図4
と、図1とを併せて参照して、本第1の実施の形態の上
記第1の実施例の製造方法の一例を説明する。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the manufacturing process of the semiconductor device, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the manufacturing process along the line AA in FIG.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a manufacturing process along the line BB in FIG. 1A, and FIG.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a manufacturing process using the CC line in FIG.
An example of the manufacturing method of the first embodiment of the first embodiment will be described with reference to FIG.

【0030】まず、P型シリコン基板101の表面を覆
う膜厚10nm程度のパッド酸化膜131,膜厚100
nm程度の窒化シリコン膜132が形成される。第1の
フォト・レジスト膜パターン(図示せず)をマスクにし
て、窒化シリコン膜132,パッド酸化膜131および
P型シリコン基板101が順次エッチングされて、(第
1の)素子形成領域103aaおよび(第2の)素子形
成領域103abを取り囲む溝105が形成される。溝
の105の深さは250nm程度である。全面に酸化シ
リコン膜が形成され、窒化シリコン膜132の上面が露
出するまでこの酸化シリコン膜に化学機械研磨が施され
て、溝105を充填するフィールド絶縁膜107aが形
成される〔図2(a),図3(a),図4(a)〕。
First, a pad oxide film 131 covering the surface of a P-type silicon substrate 101 and having a thickness of about 10 nm,
A silicon nitride film 132 of about nm is formed. Using the first photoresist pattern (not shown) as a mask, the silicon nitride film 132, the pad oxide film 131 and the P-type silicon substrate 101 are sequentially etched to form the (first) element formation region 103aa and ( A groove 105 surrounding the (second) element formation region 103ab is formed. The depth of the groove 105 is about 250 nm. A silicon oxide film is formed on the entire surface, and the silicon oxide film is subjected to chemical mechanical polishing until the upper surface of the silicon nitride film 132 is exposed, thereby forming a field insulating film 107a filling the trench 105 [FIG. ), FIGS. 3A and 4A].

【0031】次に、周辺回路領域を覆い,セルアレイ領
域に開口部を有した(第2の)フォト・レジスト膜パタ
ーン135をマスクにしてフィールド絶縁膜107aが
エッチングされて、セルアレイ領域の溝105を充填す
る(第1の)フィールド絶縁膜107aaが形成され,
周辺回路領域の溝105を充填する(第2の)フィール
ド絶縁膜107abが残置形成される。フィールド絶縁
膜107aaの上面は、例えばP型シリコン基板101
の表面より30nm程度低くなる。また、セルアレイ領
域の溝105の側面には、露出部が形成されている〔図
2(b),図3(b),図4(b)〕。
Next, the field insulating film 107a is etched by using the (second) photoresist film pattern 135 covering the peripheral circuit region and having an opening in the cell array region as a mask to form a groove 105 in the cell array region. A (first) field insulating film 107aa to be filled is formed,
A (second) field insulating film 107ab filling the trench 105 in the peripheral circuit region is formed. The upper surface of the field insulating film 107aa is, for example, a P-type silicon substrate 101
About 30 nm below the surface. An exposed portion is formed on the side surface of the groove 105 in the cell array region [FIGS. 2B, 3B, and 4B].

【0032】次に、熱酸化により、溝105の側面の上
記露出部に、膜厚20nm程度の犠牲酸化膜133が形
成される。ウェット・エッチングにより、窒化シリコン
膜132が除去される。犠牲酸化膜133を形成する目
的は、溝105の露出部がない状態で窒化シリコン膜1
32の除去を行なうためである。例えば、上記フィール
ド絶縁膜107aaの上面がP型シリコン基板101の
表面より高い位置にあるならば、犠牲酸化膜133の形
成は不要になる。最終的に素子形成領域103aa,1
03abの表面近傍の不純物濃度が例えば5×1017
-3程度,3×1017cm-3程度になるように、少なく
とも素子形成領域103aaにはボロンのイオン注入
(チャネル・ドーピング)が例えば30keV程度の注
入エネルギー行なわれる〔図2(c),図3(c),図
4(c)〕。
Next, a sacrificial oxide film 133 having a thickness of about 20 nm is formed on the exposed portion on the side surface of the groove 105 by thermal oxidation. The silicon nitride film 132 is removed by wet etching. The purpose of forming the sacrificial oxide film 133 is to form the silicon nitride film 1 without the exposed portion of the groove 105.
This is to remove 32. For example, if the upper surface of the field insulating film 107aa is located higher than the surface of the P-type silicon substrate 101, the formation of the sacrificial oxide film 133 becomes unnecessary. Finally, the element formation regions 103aa, 1
The impurity concentration near the surface of 03ab is, for example, 5 × 10 17 c
Boron ion implantation (channel doping) is performed into at least the element forming region 103aa so as to have an implantation energy of, for example, about 30 keV so as to be about m −3 and about 3 × 10 17 cm −3 [FIG. 3 (c) and 4 (c)].

【0033】次に、ウェット・エッチングにより、パッ
ド酸化膜131および犠牲酸化膜133が除去される。
この段階で、フィールド絶縁膜107aaの上面は例え
ばP型シリコン基板101の表面より80nm程度低い
位置になり、フィールド絶縁膜107abの上面はP型
シリコン基板101の表面より60nm程度高い位置に
なる。熱酸化により、膜厚7nm程度のゲート酸化膜1
09が、素子形成領域103aaをなすP型シリコン基
板101の表面および素子形成領域103aaを取り囲
む溝105の側面の上記露出部と、素子形成領域103
abをなすP型シリコン基板101の表面とに形成され
る。
Next, the pad oxide film 131 and the sacrificial oxide film 133 are removed by wet etching.
At this stage, the upper surface of the field insulating film 107aa is, for example, at a position about 80 nm lower than the surface of the P-type silicon substrate 101, and the upper surface of the field insulating film 107ab is at a position about 60 nm higher than the surface of the P-type silicon substrate 101. A gate oxide film 1 having a thickness of about 7 nm is formed by thermal oxidation.
09, the exposed portion of the surface of the P-type silicon substrate 101 forming the element formation region 103aa and the side surface of the groove 105 surrounding the element formation region 103aa;
It is formed on the surface of the P-type silicon substrate 101 forming the ab.

【0034】なお、本第1の実施例による半導体装置を
製造するのに際して、図4(a)等におけるフィールド
絶縁膜107aから図4(c)等におけるフィールド絶
縁膜107aa,107abの形成までの製造工程は、
上記に限定されるものではない。例えば、フィールド絶
縁膜107aが形成された直後であるならば、溝105
の露出部は形成されていないため、犠牲酸化膜133を
形成することなく窒化シリコン膜132の除去が行なえ
る。例えば、フィールド絶縁膜107aが形成された
後、フィールド絶縁膜107aがウェット・エッチング
により例えば50nm程度薄くされるならば、図4
(b)におけるフィールド絶縁膜107aaの形成のた
めのフィールド絶縁膜107aの膜厚の減少量をある程
度少なめにして、図4(c)等におけるフィールド絶縁
膜107abの上面の高さがP型シリコン基板101の
表面に近い値にすることもできる。
When the semiconductor device according to the first embodiment is manufactured, the processes from the field insulating film 107a in FIG. 4A to the formation of the field insulating films 107aa and 107ab in FIG. The process is
It is not limited to the above. For example, if immediately after the field insulating film 107a is formed, the groove 105
Is not formed, the silicon nitride film 132 can be removed without forming the sacrificial oxide film 133. For example, if the field insulating film 107a is thinned by, for example, about 50 nm by wet etching after the field insulating film 107a is formed, FIG.
The thickness of the field insulating film 107a for forming the field insulating film 107aa in FIG. 4B is reduced to some extent, and the height of the upper surface of the field insulating film 107ab in FIG. A value close to that of the surface 101 can also be used.

【0035】続いて、全面に成膜段階でN+ 型で100
nm程度の膜厚のN+ 型多結晶シリコン膜(図に明示せ
ず)が形成され、さらに、全面に150nm程度の膜厚
のタングステン・シリサイド膜(図に明示せず)が形成
される。第3のフォト・レジスト膜パターン(図示せ
ず)をマスクにしてタングステン・シリサイド膜,N+
型多結晶シリコン膜が順次パターニングされて、ゲート
酸化膜109を介して素子形成領域103aaをなすP
型シリコン基板101の表面上を横断する(第1のゲー
ト電極である)ワード線111aaと、ゲート酸化膜1
09を介して素子形成領域103abをなすP型シリコ
ン基板101の表面上を横断する(第2の)ゲート電極
111abとが形成される。ワード線111aaはN+
型多結晶シリコン膜パターン137aaにタングステン
・シリサイド膜パターン139aaが積層してなり、ゲ
ート電極111abはN+ 型多結晶シリコン膜パターン
137abにタングステン・シリサイド膜パターン13
9abが積層してなる。
Subsequently, 100% of N + type is formed on the entire surface at the film forming stage.
An N + type polycrystalline silicon film (not shown in the figure) having a thickness of about nm is formed, and a tungsten silicide film (not shown in the figure) having a thickness of about 150 nm is formed on the entire surface. Using a third photoresist film pattern (not shown) as a mask, a tungsten silicide film, N +
P-type polycrystalline silicon film is sequentially patterned to form an element forming region 103aa via a gate oxide film 109.
Line 111aa (which is the first gate electrode) crossing over the surface of the silicon substrate 101 and the gate oxide film 1
A (second) gate electrode 111ab crossing over the surface of the P-type silicon substrate 101 forming the element formation region 103ab through the gate electrode 09 is formed. Word line 111aa is N +
A tungsten silicide film pattern 139aa is laminated on the polycrystalline silicon film pattern 137aa, and a gate electrode 111ab is formed on the N + polycrystalline silicon film pattern 137ab by the tungsten silicide film pattern 13.
9ab are laminated.

【0036】次に、ワード線111aaおよびゲート電
極111abをマスクにして、1×1013cm-2程度の
N型不純物のイオン注入が行なわれ、素子形成領域10
3aaをなすP型シリコン基板101の表面にはN型ソ
ース・ドレイン領域113aaが形成され、素子形成領
域103abをなすP型シリコン基板101の表面には
- 型拡散層(図に明示せず)が形成される。ゲート電
極111abの側面に絶縁膜スペーサ(図示せず)が形
成された後、素子形成領域103abをなすP型シリコ
ン基板101の表面には1015cm-2台のN型不純物の
イオン注入が行なわれ、これらの素子形成領域103a
bをなすP型シリコン基板101の表面にN型ソース・
ドレイン領域113abが形成される。
Next, using the word line 111aa and the gate electrode 111ab as a mask, ion implantation of an N-type impurity of about 1 × 10 13 cm −2 is performed, and the element formation region 10 is formed.
An N-type source / drain region 113aa is formed on the surface of the P-type silicon substrate 101 forming the 3aa, and an N - type diffusion layer (not explicitly shown) is formed on the surface of the P-type silicon substrate 101 forming the element forming region 103ab. Is formed. After an insulating film spacer (not shown) is formed on the side surface of the gate electrode 111ab, ion implantation of an N-type impurity on the order of 10 15 cm −2 is performed on the surface of the P-type silicon substrate 101 forming the element forming region 103ab. These element forming regions 103a
An N-type source is formed on the surface of the P-type silicon
Drain region 113ab is formed.

【0037】全面に層間絶縁膜115が形成された後、
層間絶縁膜115にはN型ソース・ドレイン領域113
aaの一方に達するビット・コンタクト孔117が形成
される。層間絶縁膜115の表面上にビット線(図示せ
ず)等が形成された後、全面に第2の層間絶縁膜(図示
せず)が形成される。第2の層間絶縁膜および層間絶縁
膜115を貫通してN型ソース・ドレイン領域113a
aの他方に達するノード・コンタクト孔118と、第2
の層間絶縁膜および層間絶縁膜115を貫通してN型ソ
ース・ドレイン領域113ab等に達するコンタクト孔
119とが形成される。第2の層間絶縁膜の表面上に容
量素子や周辺回路用の配線等が形成されて、本第1の実
施例を採用したDRAMが形成される〔図1〕。
After the interlayer insulating film 115 is formed on the entire surface,
N-type source / drain regions 113 are formed in the interlayer insulating film 115.
A bit contact hole 117 reaching one side of aa is formed. After a bit line (not shown) and the like are formed on the surface of interlayer insulating film 115, a second interlayer insulating film (not shown) is formed on the entire surface. N-type source / drain region 113a penetrating through second interlayer insulating film and interlayer insulating film 115
a of the node contact hole 118 reaching the other of the
And a contact hole 119 penetrating through the interlayer insulating film and the interlayer insulating film 115 to reach the N-type source / drain regions 113ab and the like. On the surface of the second interlayer insulating film, a capacitance element, wiring for peripheral circuits, and the like are formed, and a DRAM employing the first embodiment is formed (FIG. 1).

【0038】半導体装置の平面模式図である図5(a)
と図5(a)のAA線,BB線およびCC線での断面模
式図である図5(b),図5(c)および図5(d)と
を参照すると、本発明の第1の実施の形態の第2の実施
例による半導体装置もメモルセルおよび周辺回路を構成
するNチャネルMOSトランジスタがそれぞれエッジ動
作型および非エッジ動作型のNチャネルMOSトランジ
スタからなる。本第2の実施例と上記第1の実施例との
相違点は、メモチセルを構成するNチャネルMOSトラ
ンジスタのゲート電極の構成にある。なお本第2の実施
例でも、理解を容易にするために、図5(a)において
セルアレイ領域の(第1の)フィールド絶縁膜の部分に
は左下りの点線によるハッチングが施してある。
FIG. 5A is a schematic plan view of a semiconductor device.
5 (b), FIG. 5 (c) and FIG. 5 (d), which are schematic cross-sectional views taken along line AA, BB and CC of FIG. 5 (a). In the semiconductor device according to the second example of the embodiment, the N-channel MOS transistors constituting the memory cell and the peripheral circuit are respectively composed of edge operation type and non-edge operation type N-channel MOS transistors. The difference between the second embodiment and the first embodiment lies in the configuration of the gate electrode of the N-channel MOS transistor constituting the memo cell. Also in the second embodiment, for easy understanding, in FIG. 5A, the (first) field insulating film portion in the cell array region is hatched by a dotted line on the lower left.

【0039】P型シリコン基板101の表面のセルアレ
イ領域には規則的に配列されたT字型の素子形成領域1
03baが設けられ、P型シリコン基板101の表面の
周辺回路領域には素子形成領域103bb等が設けられ
ている。素子形成領域103ba,103bbを取り囲
むP型シリコン基板101の表面には250nm程度の
深さの溝105が設けられ、素子形成領域103ba,
103bbの周辺の溝105は酸化シリコン膜からなる
フィールド絶縁膜107ba,107bbにより充填さ
れている。フィールド絶縁膜107baの上面も、P型
シリコン基板101の表面より例えば80nm程度低く
なっている(がこの低さは25nm〜100nmの範囲
であるならばよい)。フィールド絶縁膜107bbの上
面も例えばP型シリコン基板101の表面より高くなっ
ている(がP型シリコン基板101の表面より25nm
程度低い位置より高い位置に設定されでいればよい)。
フィールド絶縁膜107baの上に露出した部分の溝1
05の側面と素子形成領域103ba,103bbをな
すP型シリコン基板101の表面とには7nm程度の膜
厚のゲート酸化膜109が設けられている。
In the cell array region on the surface of the P-type silicon substrate 101, T-shaped element forming regions 1 which are regularly arranged are arranged.
In the peripheral circuit region on the surface of the P-type silicon substrate 101, an element forming region 103bb and the like are provided. A groove 105 having a depth of about 250 nm is provided on the surface of the P-type silicon substrate 101 surrounding the element formation regions 103ba and 103bb.
The trench 105 around 103bb is filled with field insulating films 107ba and 107bb made of a silicon oxide film. The upper surface of the field insulating film 107ba is also lower than the surface of the P-type silicon substrate 101 by, for example, about 80 nm (however, this height may be in the range of 25 nm to 100 nm). The upper surface of the field insulating film 107bb is also higher than, for example, the surface of the P-type silicon substrate 101 (but 25 nm higher than the surface of the P-type silicon substrate 101).
It is only necessary to set a higher position than a lower position).
Groove 1 in a portion exposed on field insulating film 107ba
A gate oxide film 109 having a thickness of about 7 nm is provided on the side surface of the substrate 05 and the surface of the P-type silicon substrate 101 forming the element forming regions 103ba and 103bb.

【0040】メモリセル領域では、ゲート酸化膜109
を介して、ゲート電極を兼たワード線111baが複数
の素子形成領域103ba(をなすP型シリコン基板1
01)の表面上を横断している。周辺回路領域では、ゲ
ート酸化膜109を介して、ゲート電極111bbが素
子形成領域103bb(をなすP型シリコン基板10
1)の表面上を横断している。ゲート電極111bbは
フィールド絶縁膜107の上面上に延在している。ワー
ド線111baはP+ 型多結晶シリコン膜パターン13
8にタングステン・シリサイド膜パターン139baが
積層してなり、ゲート電極111bbはN+ 型多結晶シ
リコン膜パターン137bにタングステン・シリサイド
膜パターン139bbが積層してなる。N+ 型多結晶シ
リコン膜パターン137bおよびP+ 型多結晶シリコン
膜パターン138の膜厚はそれぞれ100nm程度であ
り、タングステン・シリサイド膜パターン139ba,
139bbの膜厚は150nm程度である。N+ 型多結
晶シリコン膜パターン137bの不純物濃度は1×10
20cm-2程度であり、P+型多結晶シリコン膜パターン
138の不純物濃度は例えば2×1020cm-2程度であ
る。
In the memory cell region, the gate oxide film 109
And the word line 111ba also serving as a gate electrode is connected to the P-type silicon substrate 1
01) on the surface. In the peripheral circuit region, the gate electrode 111bb is connected to the P-type silicon substrate 10
It crosses on the surface of 1). Gate electrode 111bb extends on the upper surface of field insulating film 107. The word line 111ba is a P + type polysilicon film pattern 13
8, a tungsten silicide film pattern 139ba is stacked, and a gate electrode 111bb is formed by stacking a tungsten silicide film pattern 139bb on an N + type polycrystalline silicon film pattern 137b. Each of the N + type polysilicon film pattern 137b and the P + type polysilicon film pattern 138 has a thickness of about 100 nm, and the tungsten silicide film pattern 139ba,
The thickness of 139bb is about 150 nm. The impurity concentration of the N + type polycrystalline silicon film pattern 137b is 1 × 10
20 cm is about -2, the impurity concentration of the P + -type polycrystalline silicon film pattern 138 is 2 × 10 20 cm -2, for example, about.

【0041】素子形成領域103baをなすP型シリコ
ン基板101の表面にはワード線111baに自己整合
的にN型ソース・ドレイン領域113baが設けられ、
素子形成領域103bbをなすP型シリコン基板101
の表面にはゲート電極111bbに自己整合的にN型ソ
ース・ドレイン領域113bbが設けられている。N型
ソース・ドレイン領域113baはN- 型拡散層のみか
ら構成され,N型ソース・ドレイン領域113bbはL
DD構造の拡散層からなる。メモリセルを構成する第1
のNチャネルMOSトランジスタはゲート酸化膜10
9,ワード線111baおよびN型ソース・ドレイン領
域113baから構成され、周辺回路を構成する第2の
NチャネルMOSトランジスタはゲート酸化膜109,
ゲート電極111bbおよびN型ソース・ドレイン領域
113bbから構成されている。第1のNチャネルMO
Sトランジスタのチャネル長,チャネル幅は0.2μm
程度,0.2μm程度であり、第2のNチャネルMOS
トランジスタのチャネル長,チャネル幅は例えば0.3
μm程度,10μm程度である。
On the surface of the P-type silicon substrate 101 forming the element formation region 103ba, N-type source / drain regions 113ba are provided in a self-aligned manner with the word lines 111ba.
P-type silicon substrate 101 forming element formation region 103bb
Are provided with N-type source / drain regions 113bb in self alignment with the gate electrode 111bb. N-type source / drain region 113ba is composed of only an N -type diffusion layer, and N-type source / drain region 113bb is L-type.
It is composed of a diffusion layer having a DD structure. The first part of the memory cell
N channel MOS transistor has a gate oxide film 10
9, a second N-channel MOS transistor comprising a word line 111ba and an N-type source / drain region 113ba and constituting a peripheral circuit comprises a gate oxide film 109,
It comprises a gate electrode 111bb and N-type source / drain regions 113bb. First N-channel MO
The channel length and channel width of the S transistor are 0.2 μm
The second N-channel MOS
The channel length and channel width of the transistor are, for example, 0.3
It is about 10 μm.

【0042】第1,第2のNチャネルMOSトランジス
タおよびフィールド絶縁膜107ba,107bbを含
めて、P型シリコン基板101の表面は層間絶縁膜11
5により覆われている。層間絶縁膜115には、(第1
のNチャネルMOSトランジスタの)N型ソース・ドレ
イン領域113baの一方に達するビット・コンタクト
孔117,N型ソース・ドレイン領域113baの他方
に達するノード・コンタクト孔118および(第2のN
チャネルMOSトランジスタの)N型ソース・ドレイン
領域113bbに達するコンタクト孔119等が設けら
れている。層間絶縁膜115の表面あるいは表面上に
は、図示は省略するがビット線,容量素子等が設けられ
ている。
The surface of the P-type silicon substrate 101 including the first and second N-channel MOS transistors and the field insulating films 107ba and 107bb is an interlayer insulating film 11
5. (1st interlayer insulating film 115)
Bit contact hole 117 reaching one of N-type source / drain regions 113ba, node contact hole 118 reaching the other of N-type source / drain regions 113ba, and (second N
A contact hole 119 reaching the N-type source / drain region 113bb (of the channel MOS transistor) is provided. Although not shown, a bit line, a capacitor, and the like are provided on the surface or on the surface of the interlayer insulating film 115.

【0043】本第1の実施の形態の本第2の実施例によ
る半導体装置は、本第1の実施の形態の上記第1の実施
例による半導体装置の有する効果を有している。本第1
の実施の形態の本第2の実施例によるメモリセルを構成
する第1のMOSトランジスタも、素子形成領域103
baのワード線111ba直下のチャネル・エッジ部に
おいて電界集中が生じてこの部分にも電流が流れるよう
になり、S値を低く設定することができるため、Vt
低く設定することができる。それ故、この第1のMOS
トランジスタを用いれば、メモリセルへのアクセス速度
が速くなる。周辺回路を構成する第2のNチャネルMO
Sトランジスタは非エッジ動作型である。エッジ動作に
帰因するサブスレッショルド領域でのリーク電流の増大
は生じない。そのため、オン電流の低減は生じにくくな
り、このNチャネルMOSトランジスタの動作速度が遅
くなることは回避される。
The semiconductor device according to the second embodiment of the first embodiment has the same effects as those of the semiconductor device according to the first embodiment of the first embodiment. Book first
The first MOS transistor forming the memory cell according to the second embodiment of the present embodiment also has an element formation region 103.
electric field concentration occurs in the channel edge portion immediately under the word line 111ba of ba to become current also flows in this portion, it is possible to set a low S value can be set lower V t. Therefore, this first MOS
The use of the transistor increases the access speed to the memory cell. Second N-channel MO constituting peripheral circuit
The S transistor is a non-edge operation type. No increase in leak current occurs in the sub-threshold region due to the edge operation. Therefore, it is difficult to reduce the on-current, and the operation speed of the N-channel MOS transistor is prevented from being reduced.

【0044】さらに本第2の実施例では、上記第1の実
施例に比べて、次の効果がある。)上記第1の実施例に
おけるワード線111aaはN+ 型多結晶シリコン膜パ
ターン137aaを含んでいたが)本第2の実施例によ
るメモリセルを構成する第1のNチャネルMOSトラン
ジスタのゲート電極をなすワード線111baは(N+
型多結晶シリコン膜より仕事関数の大きな)P+ 型多結
晶シリコン膜パターン138を含んでなるため、上記第
1の実施例と本第2の実施例における第1のNチャネル
MOSトランジスタのVtが同じ値に設定されるときに
は、(素子形成領域103aaの不純物濃度に比べて)
素子形成領域103baの不純物濃度を低く設定するこ
とができる。その結果、第1のNチャネルMOSトラン
ジスタのS値は本第2の実施例の方が上記第1の実施例
より低くすることが可能になり、メモリセルへのアクセ
ス速度は本第2の実施例の方が更に速くなる。
Further, the second embodiment has the following effects as compared with the first embodiment. Although the word line 111aa in the first embodiment includes the N + -type polycrystalline silicon film pattern 137aa, the gate electrode of the first N-channel MOS transistor constituting the memory cell according to the second embodiment is changed. The word line 111ba is (N +
P + type polycrystalline silicon film pattern 138 having a larger work function than that of the type polycrystalline silicon film, so that Vt of the first N-channel MOS transistor in the first embodiment and the second embodiment is increased. When set to the same value (compared to the impurity concentration of the element formation region 103aa)
The impurity concentration of the element formation region 103ba can be set low. As a result, the S value of the first N-channel MOS transistor can be made lower in the second embodiment than in the first embodiment, and the access speed to the memory cell can be reduced in the second embodiment. The example is even faster.

【0045】本第1の実施の形態の上記第2の実施例に
よる半導体装置の製造方法は、ワード線111baおよ
びゲート電極111bbに係わる製造工程を除いて、基
本的には上記第1の実施例による半導体装置の製造方法
と同様である。本第2の実施例による半導体装置の製造
方法の概要は、次のとおりになっている。
The method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the first embodiment is basically the same as that of the first embodiment except for the manufacturing steps related to the word line 111ba and the gate electrode 111bb. Is the same as the method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. The outline of the method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment is as follows.

【0046】まず、上記第1の実施例の製造方法と同様
に、P型シリコン基板101の表面を覆うパッド酸化
膜,窒化シリコン膜が形成される。第1のフォト・レジ
スト膜パターンをマスクにして、窒化シリコン膜,パッ
ド酸化膜およびP型シリコン基板が順次エッチングされ
て、(第1の)素子形成領域103baおよび(第2
の)素子形成領域103bbを取り囲む溝105が形成
される。全面に酸化シリコン膜が形成され,この酸化シ
リコン膜が化学機械研磨されて、溝105を充填するフ
ィールド絶縁膜が形成される。周辺回路領域を覆い,セ
ルアレイ領域に開口部を有した第2のフォト・レジスト
膜パターンをマスクにして上記フィールド絶縁膜がエッ
チングされて、セルアレイ領域の溝105を充填する
(第1の)フィールド絶縁膜107baが形成され,セ
ルアレイ領域の溝105を充填する(第2の)フィール
ド絶縁膜107bbが残置形成される。溝105の側面
の上記露出部への犠牲酸化膜の形成,窒化シリコン膜の
除去が行なわれた後、最終的に素子形成領域103b
a,103bbの表面近傍の不純物濃度がそれぞれ所要
の値になるように少なくとも素子形成領域103baは
ボロン等のチャネル・ドープが行なわれる。パッド酸化
膜および犠牲酸化膜が除去された後、ゲート酸化膜10
9が形成される。
First, a pad oxide film and a silicon nitride film covering the surface of the P-type silicon substrate 101 are formed in the same manner as in the manufacturing method of the first embodiment. Using the first photoresist film pattern as a mask, the silicon nitride film, the pad oxide film, and the P-type silicon substrate are sequentially etched to form the (first) element formation region 103ba and the (second)
A groove 105 surrounding the element formation region 103bb is formed. A silicon oxide film is formed on the entire surface, and the silicon oxide film is subjected to chemical mechanical polishing to form a field insulating film filling the trench 105. The field insulating film is etched using the second photoresist film pattern having an opening in the cell array region as a mask to cover the peripheral circuit region and fill the groove 105 in the cell array region (first). A film 107ba is formed, and a (second) field insulating film 107bb filling the groove 105 in the cell array region is formed. After the formation of the sacrificial oxide film and the removal of the silicon nitride film on the exposed portion on the side surface of the groove 105, the device formation region 103b is finally formed.
At least the element forming region 103ba is channel-doped with boron or the like so that the impurity concentration in the vicinity of the surfaces of a and 103bb becomes a required value. After the pad oxide film and the sacrificial oxide film are removed, the gate oxide film 10 is removed.
9 is formed.

【0047】続いて、全面に100nm程度の膜厚の膜
厚を有して成膜段階で不純物濃度は1×1020cm-2
度のN+ 型多結晶シリコン膜が形成される。素子形成領
域103ba上に開口部を有し,素子形成領域103b
bを覆う第3のフォト・レジスト膜をマスクにして、1
×1016cm-2程度のボロン(あるいはBF2 )が5k
eV程度(あるいは30keV程度)でイオン注入され
る。素子形成領域103ba上を覆うN+ 型多結晶シリ
コン膜は、結果として、P+ 型多結晶シリコン膜に変換
される。全面に150nm程度の膜厚のタングステン・
シリサイド膜が形成される。その後、第4のフォト・レ
ジスト膜パターンをマスクにしてタングステン・シリサ
イド膜とP+ 型多結晶シリコン膜並びにN+ 型多結晶シ
リコン膜とが順次パターニングされて、ゲート酸化膜1
09を介して素子形成領域103baをなすP型シリコ
ン基板101の表面上を横断する(第1のゲート電極で
ある)ワード線111baと、ゲート酸化膜109を介
して素子形成領域103bbをなすP型シリコン基板1
01の表面上を横断する(第2の)ゲート電極111b
bとが形成される。ワード線111baはP+ 型多結晶
シリコン膜パターン138にタングステン・シリサイド
膜パターン139baが積層してなり、ゲート電極11
1bbはN+ 型多結晶シリコン膜パターン137bにタ
ングステン・シリサイド膜パターン139bbが積層し
てなる。
Subsequently, an N + -type polycrystalline silicon film having a thickness of about 100 nm and an impurity concentration of about 1 × 10 20 cm −2 is formed at the film formation stage on the entire surface. An opening is formed over the element formation region 103ba, and the element formation region 103b
b using the third photoresist film covering
5 × 10 16 cm -2 of boron (or BF 2 )
The ions are implanted at about eV (or about 30 keV). The N + -type polycrystalline silicon film covering the element formation region 103ba is converted into a P + -type polycrystalline silicon film as a result. Tungsten with a thickness of about 150 nm
A silicide film is formed. Thereafter, using the fourth photo-resist film pattern as a mask, the tungsten silicide film, the P + -type polycrystalline silicon film and the N + -type polycrystalline silicon film are sequentially patterned to form a gate oxide film 1.
09, a word line 111ba (which is a first gate electrode) traversing the surface of the P-type silicon substrate 101 forming the element forming region 103ba, and a P-type forming the element forming region 103bb via the gate oxide film 109. Silicon substrate 1
01 (second) gate electrode 111b crossing the surface of
b is formed. The word line 111ba is formed by stacking a tungsten silicide film pattern 139ba on a P + type polysilicon film pattern 138,
1bb is formed by stacking a tungsten silicide film pattern 139bb on an N + type polycrystalline silicon film pattern 137b.

【0048】その後、上記第1の実施例のと同様の製造
方法により、N型ソース・ドレイン領域113ba,1
13bbが形成され、層間絶縁膜115が形成され、さ
らに、ビット・コンタクト孔117,ビット線,第2の
層間絶縁膜,ノード・コンタクト孔118,コンタクト
孔119,容量素子および配線等が形成される。
Thereafter, the N-type source / drain regions 113ba, 113ba, 1ba are formed by the same manufacturing method as in the first embodiment.
13bb is formed, an interlayer insulating film 115 is formed, and further, a bit contact hole 117, a bit line, a second interlayer insulating film, a node contact hole 118, a contact hole 119, a capacitor, a wiring, and the like are formed. .

【0049】半導体装置の平面模式図である図6(a)
と図6(a)のAA線,BB線およびCC線での断面模
式図である図6(b),図6(c)および図6(d)と
を参照すると、本発明の第1の実施の形態の第3の実施
例による半導体装置もメモルセルおよび周辺回路を構成
するNチャネルMOSトランジスタがそれぞれエッジ動
作型および非エッジ動作型のNチャネルMOSトランジ
スタからなる。本第3の実施例と上記第1の実施例との
相違点は、(メモチセルを構成する)第1のNチャネル
MOSトランジスタのゲート酸化膜の膜厚が(周辺回路
を構成する)第2のNチャネルMOSトランジスタのゲ
ート酸化膜の膜厚より厚い点にある。なお本第3の実施
例でも、理解を容易にするために、図6(a)において
セルアレイ領域の(第1の)フィールド絶縁膜の部分に
は左下りの点線によるハッチングが施してある。
FIG. 6A which is a schematic plan view of a semiconductor device.
6 (b), FIG. 6 (c) and FIG. 6 (d), which are schematic cross-sectional views taken along lines AA, BB and CC in FIG. 6 (a). In the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention, the N-channel MOS transistors constituting the memory cell and the peripheral circuit are respectively composed of edge operation type and non-edge operation type N-channel MOS transistors. The difference between the third embodiment and the first embodiment is that the thickness of the gate oxide film of the first N-channel MOS transistor (which constitutes the memo cell) is the second (which constitutes the peripheral circuit). The point is that it is thicker than the thickness of the gate oxide film of the N-channel MOS transistor. In the third embodiment as well, for easy understanding, the portion of the (first) field insulating film in the cell array region in FIG.

【0050】P型シリコン基板101の表面のセルアレ
イ領域には規則的に配列されたT字型の素子形成領域1
03caが設けられ、P型シリコン基板101の表面の
周辺回路領域には素子形成領域103cb等が設けられ
ている。素子形成領域103ca,103cbを取り囲
むP型シリコン基板101の表面には250nm程度の
深さの溝105が設けられ、素子形成領域103ca,
103cbの周辺の溝105は酸化シリコン膜からなる
フィールド絶縁膜107ca,107cbにより充填さ
れている。フィールド絶縁膜107caの上面も、P型
シリコン基板101の表面より例えば80nm程度低く
なっている(がこの低さは25nm〜100nmの範囲
であるならばよい)。フィールド絶縁膜107cbの上
面も例えばP型シリコン基板101の表面より高くなっ
ている(がP型シリコン基板101の表面より25nm
程度低い位置より高い位置に設定されでいればよい)。
In the cell array region on the surface of the P-type silicon substrate 101, T-shaped element forming regions 1 which are regularly arranged are arranged.
In the peripheral circuit region on the surface of the P-type silicon substrate 101, an element formation region 103cb and the like are provided. A groove 105 having a depth of about 250 nm is provided on the surface of the P-type silicon substrate 101 surrounding the element forming regions 103ca and 103cb.
The trench 105 around 103 cb is filled with field insulating films 107 ca and 107 cb made of a silicon oxide film. The upper surface of the field insulating film 107ca is also lower than the surface of the P-type silicon substrate 101 by, for example, about 80 nm (however, this height may be in the range of 25 nm to 100 nm). The upper surface of the field insulating film 107cb is also higher than, for example, the surface of the P-type silicon substrate 101 (but 25 nm higher than the surface of the P-type silicon substrate 101).
It is only necessary to set a higher position than a lower position).

【0051】フィールド絶縁膜107caの上に露出し
た部分の溝105の側面と素子形成領域103caをな
すP型シリコン基板101の表面には11nm程度の膜
厚のゲート酸化膜110が設けられている。素子形成領
域103cbをなすP型シリコン基板101の表面には
6nm程度の膜厚のゲート酸化膜109が設けられてい
る。
A gate oxide film 110 having a thickness of about 11 nm is provided on the surface of the P-type silicon substrate 101 forming the element forming region 103ca and the side surface of the groove 105 exposed on the field insulating film 107ca. A gate oxide film 109 having a thickness of about 6 nm is provided on the surface of the P-type silicon substrate 101 forming the element forming region 103cb.

【0052】メモリセル領域では、ゲート酸化膜110
を介して、ゲート電極を兼たワード線111caが複数
の素子形成領域103ca(をなすP型シリコン基板1
01)の表面上を横断している。周辺回路領域では、ゲ
ート酸化膜109を介して、ゲート電極111cbが素
子形成領域103cb(をなすP型シリコン基板10
1)の表面上を横断している。ゲート電極111cbは
フィールド絶縁膜107の上面上に延在している。ワー
ド線111caはN+ 型多結晶シリコン膜パターン13
7caにタングステン・シリサイド膜パターン139c
aが積層してなり、ゲート電極111cbはN+ 型多結
晶シリコン膜パターン137cbにタングステン・シリ
サイド膜パターン139cbが積層してなる。N+ 型多
結晶シリコン膜パターン137ca,137cbの膜厚
は100nm程度であり、タングステン・シリサイド膜
パターン139ca,139cbの膜厚は150nm程
度である。
In the memory cell region, the gate oxide film 110
The word line 111ca also serving as a gate electrode is connected to the P-type silicon substrate 1
01) on the surface. In the peripheral circuit region, the gate electrode 111cb is connected via the gate oxide film 109 to the element formation region 103cb (the P-type silicon substrate 10c).
It crosses on the surface of 1). The gate electrode 111cb extends on the upper surface of the field insulating film 107. The word line 111ca is an N + type polycrystalline silicon film pattern 13
Tungsten silicide film pattern 139c on 7ca
The gate electrode 111cb is formed by stacking a tungsten silicide film pattern 139cb on an N + type polycrystalline silicon film pattern 137cb. The film thickness of the N + type polycrystalline silicon film patterns 137ca and 137cb is about 100 nm, and the film thickness of the tungsten silicide film patterns 139ca and 139cb is about 150 nm.

【0053】素子形成領域103caをなすP型シリコ
ン基板101の表面にはワード線111caに自己整合
的にN型ソース・ドレイン領域113caが設けられ、
素子形成領域103cbをなすP型シリコン基板101
の表面にはゲート電極111cbに自己整合的にN型ソ
ース・ドレイン領域113cbが設けられている。N型
ソース・ドレイン領域113caはN- 型拡散層のみか
ら構成され,N型ソース・ドレイン領域113cbはL
DD構造の拡散層からなる。メモリセルを構成する第1
のNチャネルMOSトランジスタはゲート酸化膜10
9,ワード線111caおよびN型ソース・ドレイン領
域113caから構成され、周辺回路を構成する第2の
NチャネルMOSトランジスタはゲート酸化膜109,
ゲート電極111cbおよびN型ソース・ドレイン領域
113cbから構成されている。第1のNチャネルMO
Sトランジスタのチャネル長,チャネル幅は0.2μm
程度,0.2μm程度であり、第2のNチャネルMOS
トランジスタのチャネル長,チャネル幅は例えば0.3
μm程度,10μm程度である。
On the surface of the P-type silicon substrate 101 forming the element forming region 103ca, N-type source / drain regions 113ca are provided in self-alignment with the word lines 111ca.
P-type silicon substrate 101 forming element formation region 103cb
Are provided with N-type source / drain regions 113cb in a self-aligned manner with the gate electrode 111cb. N-type source / drain region 113ca is composed of only an N -type diffusion layer, and N-type source / drain region 113cb is
It is composed of a diffusion layer having a DD structure. The first part of the memory cell
N channel MOS transistor has a gate oxide film 10
9, a second N-channel MOS transistor comprising a word line 111ca and an N-type source / drain region 113ca, and constituting a peripheral circuit.
It comprises a gate electrode 111cb and N-type source / drain regions 113cb. First N-channel MO
The channel length and channel width of the S transistor are 0.2 μm
The second N-channel MOS
The channel length and channel width of the transistor are, for example, 0.3
It is about 10 μm.

【0054】第1,第2のNチャネルMOSトランジス
タおよびフィールド絶縁膜107ca,107cbを含
めて、P型シリコン基板101の表面は層間絶縁膜11
5により覆われている。層間絶縁膜115には、(第1
のNチャネルMOSトランジスタの)N型ソース・ドレ
イン領域113caの一方に達するビット・コンタクト
孔117,N型ソース・ドレイン領域113caの他方
に達するノード・コンタクト孔118および(第2のN
チャネルMOSトランジスタの)N型ソース・ドレイン
領域113cb等に達するコンタクト孔119等が設け
られている。層間絶縁膜115の表面上には、図示は省
略するがビット線,容量素子等が設けられている。
The surface of the P-type silicon substrate 101, including the first and second N-channel MOS transistors and the field insulating films 107ca and 107cb, is
5. (1st interlayer insulating film 115)
A bit contact hole 117 reaching one of the N-type source / drain regions 113ca, a node contact hole 118 reaching the other of the N-type source / drain regions 113ca, and a second N-type MOS transistor.
A contact hole 119 and the like reaching the N-type source / drain region 113cb (of the channel MOS transistor) are provided. On the surface of the interlayer insulating film 115, although not shown, a bit line, a capacitor, and the like are provided.

【0055】本第1の実施の形態の本第3の実施例によ
る半導体装置は、本第1の実施の形態の上記第1の実施
例による半導体装置の有する効果を有している。本第3
の実施例によるメモリセルを構成する第1のMOSトラ
ンジスタでは、上記第1の実施例と相違して、ゲート酸
化膜110の膜厚が厚くなるが素子形成領域103ca
の不純物濃度を低くすることにより上記第1の実施例の
第1のMOSトランジスタと同程度のS値にすることが
できる。一方、本第3の実施例ではゲート酸化膜110
を設けることにより、本第3の実施例の方が上記第1の
実施例より第1のMOSトランジスタの静電破壊耐性が
高くなる。
The semiconductor device according to the third example of the first embodiment has the same effects as those of the semiconductor device according to the first example of the first embodiment. Book 3
In the first MOS transistor constituting the memory cell according to the third embodiment, unlike the first embodiment, the thickness of the gate oxide film 110 is increased, but the element formation region 103ca is formed.
By lowering the impurity concentration of the first MOS transistor, the S value can be made substantially the same as that of the first MOS transistor of the first embodiment. On the other hand, in the third embodiment, the gate oxide film 110 is formed.
Is provided, the third embodiment has a higher electrostatic breakdown resistance of the first MOS transistor than the first embodiment.

【0056】本第1の実施の形態の上記第3の実施例に
よる半導体装置の製造方法は、ゲート酸化膜109,1
10に係わる製造工程を除いて、基本的には上記第1の
実施例による半導体装置の製造方法と同様である。本第
3の実施例による半導体装置の製造方法の概要は、次の
とおりになっている。
The method of manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment of the first embodiment is different from that of the first embodiment in that the gate oxide films 109, 1
Except for the manufacturing process related to 10, the method is basically the same as the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. The outline of the method of manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment is as follows.

【0057】まず、上記第1の実施例の製造方法と同様
に、P型シリコン基板101の表面を覆うパッド酸化
膜,窒化シリコン膜が形成される。第1のフォト・レジ
スト膜パターンをマスクにして、窒化シリコン膜,パッ
ド酸化膜およびP型シリコン基板が順次エッチングされ
て、(第1の)素子形成領域103caおよび(第2
の)素子形成領域103cbを取り囲む溝105が形成
される。全面に酸化シリコン膜が形成され,この酸化シ
リコン膜が化学機械研磨されて、溝105を充填するフ
ィールド絶縁膜が形成される。周辺回路領域を覆い,セ
ルアレイ領域に開口部を有した第2のフォト・レジスト
膜パターンをマスクにして上記フィールド絶縁膜がエッ
チングされて、セルアレイ領域の溝105を充填する
(第1の)フィールド絶縁膜107caが形成され,セ
ルアレイ領域の溝105を充填する(第2の)フィール
ド絶縁膜107cbが残置形成される。溝105の側面
の上記露出部への犠牲酸化膜の形成,窒化シリコン膜の
除去が行なわれた後、最終的に素子形成領域103c
a,103cbの表面近傍の不純物濃度がそれぞれ所要
の値になるように少なくとも素子形成領域103baは
ボロン等のチャネル・ドープが行なわれる。
First, a pad oxide film and a silicon nitride film covering the surface of the P-type silicon substrate 101 are formed in the same manner as in the manufacturing method of the first embodiment. Using the first photoresist film pattern as a mask, the silicon nitride film, the pad oxide film and the P-type silicon substrate are sequentially etched to form the (first) element formation region 103ca and the (second)
A groove 105 surrounding the element formation region 103cb is formed. A silicon oxide film is formed on the entire surface, and the silicon oxide film is subjected to chemical mechanical polishing to form a field insulating film filling the trench 105. The field insulating film is etched using the second photoresist film pattern having an opening in the cell array region as a mask to cover the peripheral circuit region and fill the groove 105 in the cell array region (first). A film 107ca is formed, and a (second) field insulating film 107cb filling the trench 105 in the cell array region is formed. After the formation of the sacrificial oxide film and the removal of the silicon nitride film on the exposed portions on the side surfaces of the trench 105, the device formation region 103c is finally formed.
At least the element forming region 103ba is channel-doped with boron or the like so that the impurity concentration in the vicinity of the surface of each of a and 103cb becomes a required value.

【0058】次に、パッド酸化膜および犠牲酸化膜が除
去される。素子形成領域103caをなすP型シリコン
基板101の表面および素子形成領域103caを取り
囲む溝105の側面の露出部と、素子形成領域103c
bをなすP型シリコン基板101の表面とに、熱酸化に
より膜厚5nm程度の酸化シリコン膜が形成される。素
子形成領域103cb上に開口部を有し,素子形成領域
103caを覆う第3のフォト・レジスト膜をマスクに
して、この酸化シリコン膜がエッチング除去される。さ
らに熱酸化が行なわれ、素子形成領域103caをなす
P型シリコン基板101の表面および素子形成領域10
3caを取り囲む溝105の側面の上記露出部には膜厚
11nm程度の(第1の)ゲート酸化膜110が形成さ
れ、素子形成領域103cbをなすP型シリコン基板1
01の表面には膜厚6nm程度のゲート酸化膜109が
形成される。
Next, the pad oxide film and the sacrificial oxide film are removed. An exposed portion of the surface of the P-type silicon substrate 101 forming the element formation region 103ca and the side surface of the groove 105 surrounding the element formation region 103ca;
A silicon oxide film having a thickness of about 5 nm is formed by thermal oxidation on the surface of the P-type silicon substrate 101 forming b. The silicon oxide film is removed by etching using a third photoresist film having an opening above the element formation region 103cb and covering the element formation region 103ca as a mask. Further, thermal oxidation is performed, and the surface of P-type silicon substrate 101 forming element formation region 103ca and element formation region 10ca are formed.
A (first) gate oxide film 110 having a thickness of about 11 nm is formed on the exposed portion on the side surface of the groove 105 surrounding 3ca, and the P-type silicon substrate 1 forming an element formation region 103cb is formed.
A gate oxide film 109 having a thickness of about 6 nm is formed on the surface of the substrate 01.

【0059】続いて、全面に100nm程度の膜厚の膜
厚を有して成膜段階でN+ 型のN+型多結晶シリコン膜
が形成され、さらに、全面に150nm程度の膜厚のタ
ングステン・シリサイド膜が形成される。その後、第4
のフォト・レジスト膜パターンをマスクにしてタングス
テン・シリサイド膜とN+ 型多結晶シリコン膜とが順次
パターニングされて、ゲート酸化膜110を介して素子
形成領域103caをなすP型シリコン基板101の表
面上を横断する(第1のゲート電極である)ワード線1
11caと、ゲート酸化膜109を介して素子形成領域
103cbをなすP型シリコン基板101の表面上を横
断する(第2の)ゲート電極111cbとが形成され
る。ワード線111caはN+ 型多結晶シリコン膜パタ
ーン137caにタングステン・シリサイド膜パターン
139caが積層してなり、ゲート電極111cbはN
+ 型多結晶シリコン膜パターン137cbにタングステ
ン・シリサイド膜パターン139cbが積層してなる。
その後、上記第1の実施例のと同様の製造方法により、
N型ソース・ドレイン領域113ba,113bbが形
成され、層間絶縁膜115が形成され、さらに、ビット
・コンタクト孔117,ビット線,第2の層間絶縁膜,
ノード・コンタクト孔118,コンタクト孔119,容
量素子および配線等が形成される。
Subsequently, an N + -type N + -type polycrystalline silicon film having a thickness of about 100 nm is formed on the entire surface at the film forming stage, and a tungsten film of a thickness of about 150 nm is formed on the entire surface. -A silicide film is formed. Then the fourth
The tungsten silicide film and the N + -type polycrystalline silicon film are sequentially patterned by using the photo resist film pattern as a mask, and on the surface of the P-type silicon substrate 101 forming the element formation region 103ca via the gate oxide film 110. Line 1 (which is the first gate electrode)
11ca and a (second) gate electrode 111cb crossing over the surface of the P-type silicon substrate 101 forming the element forming region 103cb via the gate oxide film 109 are formed. The word line 111ca is formed by stacking a tungsten silicide film pattern 139ca on an N + type polycrystalline silicon film pattern 137ca, and the gate electrode 111cb is
A tungsten silicide film pattern 139cb is laminated on the + type polycrystalline silicon film pattern 137cb.
Thereafter, by the same manufacturing method as in the first embodiment,
N-type source / drain regions 113ba and 113bb are formed, an interlayer insulating film 115 is formed, and a bit contact hole 117, a bit line, a second interlayer insulating film,
A node contact hole 118, a contact hole 119, a capacitor, a wiring, and the like are formed.

【0060】上記第1の実施の形態では、エッジ動作型
の第1のMOSトランジスタと非エッジ動作型の第2の
MOSトランジスタとは、それぞれ別の素子形成領域に
形成されていた。本発明は上記第1の実施の形態に限定
されるものではなく、本発明の第2の実施の形態では、
1つの素子形成領域に上記第1および第2のMOSトラ
ンジスタが共存している。
In the first embodiment, the first MOS transistor of the edge operation type and the second MOS transistor of the non-edge operation type are formed in different element formation regions. The present invention is not limited to the first embodiment, and in the second embodiment of the present invention,
The first and second MOS transistors coexist in one element formation region.

【0061】SRAMのメモリセルの回路図である図7
と、半導体装置の平面模式図である図8と、半導体装置
の断面模式図であり図8のAA線,BB線およびCC線
での断面模式図である図9(a),図9(b)および図
9(c)とを併せて参照すると、本発明の第2の実施の
形態の第1の実施例による半導体装置は、以下に説明す
るように、SRAMのメモリセルのトランスファ・トラ
ンジスタ,ドライバ・トランジスタがそれぞれエッジ動
作型の第1のNチャネルMOSトランジタ,非エッジ動
作型の第2のNチャネルMOSトランジスタから構成さ
れている。なお、図8において、理解を容易にするため
に、第1のフィールド絶縁膜の部分には左下りの点線に
よるハッチングが施したある。
FIG. 7 is a circuit diagram of an SRAM memory cell.
9A and FIG. 9B which are schematic cross-sectional views of the semiconductor device, FIG. 8 which is a schematic plan view of the semiconductor device, and FIG. ) And FIG. 9C, the semiconductor device according to the first example of the second embodiment of the present invention, as described below, has a transfer transistor of an SRAM memory cell, Each of the driver transistors includes a first N-channel MOS transistor of an edge operation type and a second N-channel MOS transistor of a non-edge operation type. In FIG. 8, for easy understanding, the portion of the first field insulating film is hatched by a dotted line on the lower left.

【0062】本第2の実施例の本第1の実施例によるS
RAMのメモリセルは、エッジ動作型の第1のNチャネ
ルMOSトランジスタからなる一対のトランスファ・ト
ランジスタ(Tr3,Tr4)と、非エッジ動作型の第
2のNチャネルMOSトランジスタからなるカスケード
結合された一対のドライバ・トランジスタ(Tr1,T
r2)と、一対の抵抗負荷素子(R1,R2)と、ワー
ド線(WL)と一対のビット線(BL1,BL2)とか
ら構成されている。カスケード接続以外の接続は、次の
ようになっている。ワード線(WL)はTr3,Tr4
のゲート電極を兼ており、Tr3,Tr4のN型ソース
・ドレイン領域のそれぞれ一方はBL1,BL2に接続
され、R1,R2のそれぞれ一端は電源配線(VCC)に
接続され、Tr1,Tr2のN型ソース領域は接地配線
に接続されている。Tr1のN型ドレイン領域はTr3
のN型ソース・ドレイン領域の他方となり、R1の他端
に接続されている。Tr2のN型ドレイン領域はTr4
のN型ソース・ドレイン領域の他方となり、R2の他端
に接続されている。
The S according to the first embodiment of the second embodiment
The memory cell of the RAM includes a pair of transfer transistors (Tr3, Tr4) each composed of a first N-channel MOS transistor of an edge operation type and a pair of cascade-coupled second N-channel MOS transistors of a non-edge operation type. Driver transistors (Tr1, T
r2), a pair of resistance load elements (R1, R2), a word line (WL) and a pair of bit lines (BL1, BL2). Connections other than the cascade connection are as follows. Word lines (WL) are Tr3, Tr4
One of the N-type source / drain regions of Tr3 and Tr4 is connected to BL1 and BL2, and one end of each of R1 and R2 is connected to a power supply line ( Vcc ). The N-type source region is connected to a ground line. The N-type drain region of Tr1 is Tr3
And the other of the N-type source / drain regions is connected to the other end of R1. The N-type drain region of Tr2 is Tr4
And the other of the N-type source / drain regions is connected to the other end of R2.

【0063】本第1の実施例によるSRAMのメモリセ
ルの構造は、以下のとおりになっている。
The structure of the memory cell of the SRAM according to the first embodiment is as follows.

【0064】P型シリコン基板201の表面のセルアレ
イ領域には規則的に配列された概略ロの字型の素子形成
領域203が設けられている。1つのメモリセルには2
つの素子形成領域203が含まれ、1つの素子形成領域
203は4つのメモリセルに共有されている。1つのメ
モルセルを構成する一方の素子形成領域203には1つ
の第1のNチャネルMOSトランジスタ(Tr3)と1
つの第2のNチャネルMOSトランジスタイ(Tr1)
とが設けられ、他方の素子形成領域203には1つの第
1のNチャネルMOSトランジスタ(Tr4)と1つの
第2のNチャネルMOSトランジスタイ(Tr2)とが
設けられている。素子形成領域203におけるTr3
(およびTr4)のチャネル領域となる表面近傍の不純
物濃度は例えば4×1017cm-3程度であり、素子形成
領域203におけるTr1(およびTr2)のチャネル
領域となる表面近傍の不純物濃度は例えば3×1017
-3程度である。
In the cell array region on the surface of the P-type silicon substrate 201, there are provided generally square-shaped device forming regions 203 which are regularly arranged. 2 in one memory cell
One element formation region 203 is included, and one element formation region 203 is shared by four memory cells. One element forming region 203 forming one memory cell has one first N-channel MOS transistor (Tr3) and one
Second N-channel MOS transistors (Tr1)
The other element forming region 203 is provided with one first N-channel MOS transistor (Tr4) and one second N-channel MOS transistor (Tr2). Tr3 in the element formation region 203
The impurity concentration near the surface serving as the channel region of (and Tr4) is, for example, about 4 × 10 17 cm −3 , and the impurity concentration near the surface serving as the channel region of Tr1 (and Tr2) in the element forming region 203 is, for example, 3 × 10 17 c
m −3 .

【0065】素子形成領域203を取り囲むP型シリコ
ン基板201の表面には250nm程度の深さの溝20
5が設けられている。素子形成領域203におけるTr
3(およびTr4)のチャネル領域の周辺の溝205は
酸化シリコン膜からなる(第1の)フィールド絶縁膜2
07aaにより充填されている。素子形成領域203に
おけるTr1(およびTr2)のチャネル領域の周辺の
溝205は酸化シリコン膜からなる(第2の)フィール
ド絶縁膜207abにより充填されている。フィールド
絶縁膜207aaの上面は、P型シリコン基板201の
表面より例えば80nm程度低くなっているがこの低さ
は25nm〜100nmの範囲であるならばよい。この
範囲外のときには、Tr3(およびTr4)におけるエ
ッヂ動作型の効果が薄れることになる。フィールド絶縁
膜207abの上面は、例えばP型シリコン基板201
の表面より高くなっているが、P型シリコン基板201
の表面より25nm程度低い位置より高い位置に設定さ
れでいればよい。フィールド絶縁膜207aaの上に露
出した部分の溝205の側面と素子形成領域203をな
すP型シリコン基板201の表面とには7nm程度の膜
厚のゲート酸化膜209が設けられている。
A groove 20 having a depth of about 250 nm is formed on the surface of the P-type silicon substrate 201 surrounding the element forming region 203.
5 are provided. Tr in the element forming region 203
The trench 205 around the channel region 3 (and Tr4) is made of a (first) field insulating film 2 made of a silicon oxide film.
07aa. The trench 205 around the channel region of Tr1 (and Tr2) in the element forming region 203 is filled with a (second) field insulating film 207ab made of a silicon oxide film. The upper surface of the field insulating film 207aa is lower than the surface of the P-type silicon substrate 201 by, for example, about 80 nm, but this lower level may be in the range of 25 nm to 100 nm. Outside this range, the effect of the edge operation type in Tr3 (and Tr4) is weakened. The upper surface of the field insulating film 207ab is, for example, a P-type silicon substrate 201
Of the P-type silicon substrate 201
It may be set at a position higher than a position lower by about 25 nm from the surface of. A gate oxide film 209 having a thickness of about 7 nm is provided on the side surface of the groove 205 exposed on the field insulating film 207aa and on the surface of the P-type silicon substrate 201 forming the element forming region 203.

【0066】Tr3(あるいはTr4)のゲート電極を
兼たワード線211aaは、ゲート酸化膜209を介し
て、フィールド絶縁膜207aaに挟まれた部分の複数
の素子形成領域103aa(をなすP型シリコン基板2
01)の表面上を横断している。Tr1(Tr2)のゲ
ート電極211abは、ゲート酸化膜209を介して1
つのメモルセルの一方(他方)の素子形成領域203の
フィールド絶縁膜207abに挾まれた部分を横断し、
フィールド絶縁膜207abの表面上を横断し、他方
(一方)の素子形成領域203のフィールド絶縁膜20
7abに挾まれた部分からゲート酸化膜209を介して
この素子形成領域203上に延在している。ワード線2
11aaはN+ 型多結晶シリコン膜パターン237aa
にタングステン・シリサイド膜パターン239aaが積
層してなり、ゲート電極211abはN+ 型多結晶シリ
コン膜パターン237abにタングステン・シリサイド
膜パターン239abが積層してなる。N+ 型多結晶シ
リコン膜パターン237aa,237abの膜厚は10
0nm程度であり、タングステン・シリサイド膜パター
ン239aa,239abの膜厚は150nm程度であ
る。
A word line 211aa serving also as a gate electrode of Tr3 (or Tr4) is formed, via a gate oxide film 209, on a P-type silicon substrate forming a plurality of element forming regions 103aa (portion interposed between field insulating films 207aa). 2
01) on the surface. The gate electrode 211ab of Tr1 (Tr2) is connected to the gate electrode 211ab through the gate oxide film 209.
Crossing a portion of one (the other) element formation region 203 of one of the memory cells sandwiched between the field insulating films 207ab;
The field insulating film 20 traverses over the surface of the field insulating film 207ab and in the other (one) element formation region 203.
The portion extending between the portions 7ab extends over the element forming region 203 via the gate oxide film 209. Word line 2
11aa is an N + type polycrystalline silicon film pattern 237aa
The gate electrode 211ab is formed by laminating a tungsten silicide film pattern 239ab on an N + type polycrystalline silicon film pattern 237ab. The film thickness of the N + type polycrystalline silicon film patterns 237aa and 237ab is 10
The thickness of the tungsten silicide film patterns 239aa and 239ab is about 150 nm.

【0067】素子形成領域203をなすP型シリコン基
板201の表面には、ワード線211aaのみに自己整
合的にLDD構造のN型拡散層213aaが設けられ、
ワード線211aaとゲート電極211abとに自己整
合的にN型拡散層213abが設けられ、ゲート電極2
11abのみに自己整合的にN型拡散層213acが設
けられている。N型拡散層213aaとN型拡散層21
3ccとは、それぞれ2つのメモルセルに共有され、N
型拡散層213abはTr1およびTr3(もしくは、
Tr2およびTr4)に共有されている。Tr3(およ
びTr4)は、ゲート酸化膜209と、(第1のゲート
電極である)ワード線211aaと、(第1のN型ソー
ス・ドレイン領域となる)N型拡散層213aaおよび
N型拡散層213abとから構成されている。Tr1
(およびTr2)は、ゲート酸化膜209と、(第2
の)ゲート電極211abと、(第2のN型ソース・ド
レイン領域となる)N型拡散層213abおよびN型拡
散層213acとから構成されている。Tr3(および
Tr4)のチャネル長,チャネル幅は、0.2μm程
度,0.2μm程度に設定され、Tr1(およびTr
2)のチャネル長,チャネル幅は0.2μm程度,8μ
m程度に設定されている。
On the surface of the P-type silicon substrate 201 forming the element formation region 203, an N-type diffusion layer 213aa having an LDD structure is provided in a self-aligned manner only with the word line 211aa.
An N-type diffusion layer 213ab is provided in a self-aligned manner with the word line 211aa and the gate electrode 211ab.
An n-type diffusion layer 213ac is provided in a self-alignment only in 11ab. N-type diffusion layer 213aa and N-type diffusion layer 21
3 cc each is shared by two memorcells and N
The type diffusion layer 213ab is composed of Tr1 and Tr3 (or
Tr2 and Tr4). Tr3 (and Tr4) includes a gate oxide film 209, a word line 211aa (which is a first gate electrode), an N-type diffusion layer 213aa (which becomes a first N-type source / drain region), and an N-type diffusion layer. 213ab. Tr1
(And Tr2) are composed of the gate oxide film 209 and the (second
), And an N-type diffusion layer 213ab (which becomes the second N-type source / drain region) and an N-type diffusion layer 213ac. The channel length and channel width of Tr3 (and Tr4) are set to about 0.2 μm and about 0.2 μm, respectively.
2) The channel length and channel width are about 0.2 μm and 8 μm.
m.

【0068】Tr1〜Tr4およびフィールド絶縁膜2
07aa,207abを含めて、P型シリコン基板20
1の表面は層間絶縁膜215により覆われている。層間
絶縁膜215には、N型拡散層213aaに達するビッ
ト・コンタクト孔217と、N型拡散層213abに達
するノード・コンタクト孔218と、N型拡散層213
abに達するグランド・コンタクト孔219とが設けら
れている。ノード・コンタクト孔218は、カスケード
接続に係わるコンタクト孔であり、共通コンタクト孔と
呼称される構造を成している。例えば、Tr3およびT
r1が共有するN型拡散層213abとTr2のゲート
電極211abとは、このノード・コンタクト孔218
を介して接続されている。層間絶縁膜215の表面ある
いは表面上には、図8および図9には図示は省略する
が、ビット線(BL1,BL2),抵抗負荷素子(R
1,R2),電源配線(VCC)および接地配線等が設け
られている。
Tr1 to Tr4 and field insulating film 2
07aa, 207ab, and the P-type silicon substrate 20
1 is covered with an interlayer insulating film 215. The interlayer insulating film 215 includes a bit contact hole 217 reaching the N-type diffusion layer 213aa, a node contact hole 218 reaching the N-type diffusion layer 213ab, and an N-type diffusion layer 213.
A ground contact hole 219 reaching ab is provided. The node contact hole 218 is a contact hole related to the cascade connection, and has a structure called a common contact hole. For example, Tr3 and T
The n-type diffusion layer 213ab shared by r1 and the gate electrode 211ab of Tr2 are
Connected through. Although not shown in FIGS. 8 and 9, the bit line (BL1, BL2) and the resistance load element (R) are formed on the surface of the interlayer insulating film 215 or on the surface.
1, R2), power supply wiring (V cc ), ground wiring, and the like.

【0069】本第2の実施の形態の本第1の実施例によ
ると、メモリセルのトランスファ・トランジスタ構成す
る第1のMOSトランジスタ(Tr3,Tr4)は、素
子形成領域203aaのワード線211aa直下のチャ
ネル・エッジ部において電界集中が生じてこの部分にも
電流が流れるようになり、Vt を低く設定してもS値が
小さくなる。その結果、電源電圧を下げてさらにVt
低くしても、この第1のMOSトランジスタを用いれ
ば、メモリセルへのアクセス速度が速くなり、メモリセ
ルへの情報の誤書き込みの抑制が容易になる。また、メ
モリセルのドライバ・トランジスタを構成する第2のN
チャネルMOSトランジスタ(Tr1,Tr2)は非エ
ッジ動作型であることから、電源電圧の低減に対応して
t を低めに設定しも、サブスレッショルド領域におけ
るリーク電流の増大は生じないことになる。このことか
ら、このTr1,Tr2におけるオン電流の低減は生じ
にくくなる。さらに、このようなTr1,Tr2の利点
と、Tr3,Tr4の上記利点との相乗効果により、メ
モリセルにおける書き込み情報の保持の安定性の低下の
抑制が容易になる。
According to the first example of the second embodiment, the first MOS transistors (Tr3, Tr4) constituting the transfer transistor of the memory cell are located immediately below the word line 211aa in the element forming region 203aa. electric field concentration becomes a current in this part flows occur in the channel edge portion, setting a low V t S value becomes smaller. As a result, even with a lower further V t Lower the power supply voltage, by using this first MOS transistor, the access speed to the memory cell becomes faster, easier suppression of erroneous writing of information into the memory cell Become. Also, the second N which constitutes the driver transistor of the memory cell
Since channel MOS transistor (Tr1, Tr2) is a non-edge-operation, servants set the V t corresponding to the reduction of the power source voltage to be lower, it will not occur an increase in leakage current in the sub-threshold region. For this reason, it is difficult to reduce the on-current in Tr1 and Tr2. Further, the synergistic effect of such advantages of Tr1 and Tr2 and the above advantages of Tr3 and Tr4 facilitates suppression of a decrease in stability of holding write information in a memory cell.

【0070】半導体装置の製造工程の断面模式図であ
り,図8のAA線での製造工程の断面模式図である図1
0と、半導体装置の製造工程の断面模式図であり,図8
のBB線での製造工程の断面模式図である図11と、半
導体装置の製造工程の断面模式図であり,図8のCC線
での製造工程の断面模式図である図12と、図8および
図9とを併せて参照して、本第2の実施の形態の上記第
1の実施例の製造方法の一例を説明する。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a manufacturing process of a semiconductor device, and is a schematic cross-sectional view of a manufacturing process along line AA in FIG.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device manufacturing process,
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a manufacturing process along the line BB of FIG. 11, and FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of a manufacturing process along the line CC of FIG. An example of the manufacturing method of the first example of the second embodiment will be described with reference to FIGS.

【0071】まず、P型シリコン基板201の表面を覆
う膜厚10nm程度のパッド酸化膜231,膜厚100
nm程度の窒化シリコン膜232が形成される。第1の
フォト・レジスト膜パターン(図示せず)をマスクにし
て、窒化シリコン膜232,パッド酸化膜231および
P型シリコン基板201が順次エッチングされて、素子
形成領域203aaを取り囲む溝205が形成される。
溝の205の深さは250nm程度である。全面に酸化
シリコン膜が形成され、窒化シリコン膜232の上面が
露出するまでこの酸化シリコン膜に化学機械研磨が施さ
れて、溝205を充填するフィールド絶縁膜207aが
形成される〔図10(a),図11(a),図12
(a)〕。
First, a pad oxide film 231 having a thickness of about 10 nm and a thickness of 100
A silicon nitride film 232 of about nm is formed. Using the first photoresist pattern (not shown) as a mask, the silicon nitride film 232, the pad oxide film 231 and the P-type silicon substrate 201 are sequentially etched to form a groove 205 surrounding the element formation region 203aa. You.
The depth of the groove 205 is about 250 nm. A silicon oxide film is formed on the entire surface, and the silicon oxide film is subjected to chemical mechanical polishing until the upper surface of the silicon nitride film 232 is exposed, thereby forming a field insulating film 207a filling the trench 205 [FIG. ), FIG. 11 (a), FIG.
(A)].

【0072】次に、少なくとも(ドライバ・トランジス
タとなる)第2のNチャネルMOSトランジスタ(Tr
1,Tr2)の形成予定領域を覆い,少なくとも(トラ
ンスファ・トランジスタとなる)第1のNチャネルMO
Sトランジスタ(Tr3,Tr4)の形成予定領域に開
口部を有し,帯状の姿態を有した(第2の)フォト・レ
ジスト膜パターン235をマスクにしてフィールド絶縁
膜207aがエッチングされて、溝205を充填する
(第1の)フィールド絶縁膜207aaが形成され,溝
205を充填する(第2の)フィールド絶縁膜207a
bが残置形成される。フィールド絶縁膜207aaの上
面は、例えばP型シリコン基板201の表面より30n
m程度低くなる。また、フィールド絶縁膜207aaに
より充填された部分での溝205の側面には、露出部が
形成されている〔図10(b),図11(b),図12
(b)〕。
Next, at least a second N-channel MOS transistor (which becomes a driver transistor) (Tr
1, Tr2), and at least a first N-channel MO (to be a transfer transistor)
The field insulating film 207a is etched by using the (second) photoresist film pattern 235 having an opening in a region where the S transistor (Tr3, Tr4) is to be formed and having a belt-like shape as a mask, and the trench 205 is formed. (First) field insulating film 207aa is formed, and (second) field insulating film 207a filling trench 205 is formed.
b is formed remaining. The upper surface of the field insulating film 207aa is, for example, 30n from the surface of the P-type silicon substrate 201.
m lower. Also, an exposed portion is formed on the side surface of the groove 205 at a portion filled with the field insulating film 207aa [FIGS. 10B, 11B, and 12].
(B)].

【0073】次に、熱酸化により、溝205の側面の上
記露出部に、膜厚20nm程度の犠牲酸化膜233が形
成される。ウェット・エッチングにより、窒化シリコン
膜232が除去される。犠牲酸化膜233を形成する目
的は、溝205の露出部がない状態で窒化シリコン膜2
32の除去を行なうためである。例えば、上記フィール
ド絶縁膜207aaの上面がP型シリコン基板201の
表面より高い位置にあるならば、犠牲酸化膜233の形
成は不要になる。最終的にTr3(およびTr4)が形
成される部分での素子形成領域203の表面近傍の不純
物濃度が例えば4×1017cm-3程度になり,Tr1
(およびTr2)が形成される部分での素子形成領域2
03の表面近傍の不純物濃度が例えば3×1017cm-3
程度になるように、少なくともTr1(およびTr2)
の形成予定領域となる部分の素子形成領域203にはボ
ロンのイオン注入(チャネル・ドーピング)が例えば3
0keV程度の注入エネルギー行なわれる〔図10
(c),図11(c),図12(c)〕。
Next, a sacrificial oxide film 233 having a thickness of about 20 nm is formed on the exposed portion on the side surface of the groove 205 by thermal oxidation. The silicon nitride film 232 is removed by wet etching. The purpose of forming the sacrificial oxide film 233 is to form the silicon nitride film 2 with no exposed portion of the groove 205.
This is to remove 32. For example, if the upper surface of the field insulating film 207aa is at a position higher than the surface of the P-type silicon substrate 201, the formation of the sacrificial oxide film 233 becomes unnecessary. Finally, the impurity concentration in the vicinity of the surface of the element forming region 203 at the portion where Tr3 (and Tr4) is formed becomes, for example, about 4 × 10 17 cm −3 , and Tr1
Element formation region 2 at the portion where (and Tr2) are formed
03 has an impurity concentration in the vicinity of the surface of, for example, 3 × 10 17 cm −3.
At least Tr1 (and Tr2)
Boron ion implantation (channel doping) is performed, for example, in the portion of the element forming region 203 which is to be a region where the silicon is to be formed.
Implantation energy of about 0 keV is performed [FIG.
(C), FIG. 11 (c), FIG. 12 (c)].

【0074】次に、ウェット・エッチングにより、パッ
ド酸化膜231および犠牲酸化膜233が除去される。
この段階で、フィールド絶縁膜207aaの上面は例え
ばP型シリコン基板201の表面より80nm程度低い
位置になり、フィールド絶縁膜207abの上面はP型
シリコン基板201の表面より60nm程度高い位置に
なる。熱酸化により、膜厚7nm程度のゲート酸化膜2
09が、素子形成領域203をなすP型シリコン基板2
01の表面および溝205の側面の上記露出部に形成さ
れる。
Next, pad oxide film 231 and sacrificial oxide film 233 are removed by wet etching.
At this stage, the upper surface of the field insulating film 207aa is, for example, at a position about 80 nm lower than the surface of the P-type silicon substrate 201, and the upper surface of the field insulating film 207ab is at a position about 60 nm higher than the surface of the P-type silicon substrate 201. A gate oxide film 2 having a thickness of about 7 nm is formed by thermal oxidation.
09 is a P-type silicon substrate 2 forming an element forming region 203
01 and the exposed portions on the side surfaces of the groove 205.

【0075】なお、本第2の実施の形態の本第1の実施
例による半導体装置を製造するのに際しても、図11
(a)等におけるフィールド絶縁膜207aから図11
(c)等におけるフィールド絶縁膜207aa,207
abの形成までの製造工程は、上記に限定されるもので
はない。例えば、フィールド絶縁膜207aが形成され
た直後であるならば、溝205の露出部は形成されてい
ないため、犠牲酸化膜233を形成することなく窒化シ
リコン膜232の除去が行なえる。例えば、フィールド
絶縁膜207aが形成された後、フィールド絶縁膜20
7aがウェット・エッチングにより例えば50nm程度
薄くされるならば、図11(b)におけるフィールド絶
縁膜207aaの形成のためのフィールド絶縁膜207
aの膜厚の減少量をある程度少なめにして、図11
(c)等におけるフィールド絶縁膜207abの上面の
高さがP型シリコン基板201の表面に近い値にするこ
ともできる。
In manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the second embodiment, FIGS.
FIG. 11 is a diagram showing the field insulating film 207a in FIG.
Field insulating films 207aa and 207 in (c) and the like.
Manufacturing steps up to the formation of ab are not limited to the above. For example, immediately after the field insulating film 207a is formed, the silicon nitride film 232 can be removed without forming the sacrificial oxide film 233 because the exposed portion of the groove 205 is not formed. For example, after the field insulating film 207a is formed, the field insulating film 20
If the thickness of the field insulating film 7a is reduced by, for example, about 50 nm by wet etching, the field insulating film 207 for forming the field insulating film 207aa in FIG.
FIG.
The height of the upper surface of the field insulating film 207ab in (c) and the like can be set to a value close to the surface of the P-type silicon substrate 201.

【0076】続いて、全面に成膜段階でN+ 型で100
nm程度の膜厚のN+ 型多結晶シリコン膜(図に明示せ
ず)が形成され、さらに、全面に150nm程度の膜厚
のタングステン・シリサイド膜(図に明示せず)が形成
される。第3のフォト・レジスト膜パターン(図示せ
ず)をマスクにしてタングステン・シリサイド膜,N+
型多結晶シリコン膜が順次パターニングされて、ゲート
酸化膜209を介して素子形成領域203をなすP型シ
リコン基板201の表面上を横断する(第1のゲート電
極である)ワード線211aaと、ゲート酸化膜109
を介して素子形成領域203をなすP型シリコン基板2
01の表面上を横断する(第2の)ゲート電極211a
bとが形成される。ワード線211aaはN+ 型多結晶
シリコン膜パターン237aaにタングステン・シリサ
イド膜パターン239aaが積層してなり、ゲート電極
211abはN+ 型多結晶シリコン膜パターン237a
bにタングステン・シリサイド膜パターン239abが
積層してなる。
Subsequently, 100% of N + type is formed on the entire surface at the film forming stage.
An N + type polycrystalline silicon film (not shown in the figure) having a thickness of about nm is formed, and a tungsten silicide film (not shown in the figure) having a thickness of about 150 nm is formed on the entire surface. Using a third photoresist film pattern (not shown) as a mask, a tungsten silicide film, N +
The polycrystalline silicon film is sequentially patterned, and a word line 211aa (which is a first gate electrode) crossing over the surface of a P-type silicon substrate 201 forming an element forming region 203 via a gate oxide film 209, and a gate. Oxide film 109
P-type silicon substrate 2 forming element forming region 203 through
01 (second) gate electrode 211a crossing the surface of
b is formed. The word line 211aa is formed by stacking a tungsten silicide film pattern 239aa on an N + type polysilicon film pattern 237aa, and the gate electrode 211ab is formed by an N + type polysilicon film pattern 237a.
B is formed by stacking a tungsten silicide film pattern 239ab.

【0077】次に、ワード線211aaおよびゲート電
極211abをマスクにして、低ドーズ量のN型不純物
のイオン注入が行なわれる。ワード線211aa,ゲー
ト電極211abの側面を覆う絶縁膜スペーサ(図示せ
ず)が形成される。さらに、高ドーズ量のN型不純物の
イオン注入等が行なられて、素子形成領域203をなす
P型シリコン基板201の表面にはLDD構造のN型拡
散層213aa,213ab,213acが形成され
る。
Next, using the word line 211aa and the gate electrode 211ab as a mask, ion implantation of a low dose N-type impurity is performed. An insulating film spacer (not shown) that covers the side surfaces of the word line 211aa and the gate electrode 211ab is formed. Further, ion implantation of a high dose of N-type impurities is performed, and N-type diffusion layers 213aa, 213ab, and 213ac having an LDD structure are formed on the surface of the P-type silicon substrate 201 forming the element forming region 203. .

【0078】全面に層間絶縁膜215が形成された後、
層間絶縁膜215にはN型拡散層213aaに達するビ
ット・コンタクト孔217およびN型拡散層213ab
に達するノード・コンタクト孔218が形成される。層
間絶縁膜215の表面上にビット線,抵抗負荷素子(図
示せず)等が形成された後、全面に第2の層間絶縁膜
(図示せず)が形成される。第2の層間絶縁膜および層
間絶縁膜215を貫通してN型拡散層213ac達する
グランド・コンタクト孔219と、第2の層間絶縁膜を
貫通して上記抵抗負荷素子等に達するコンタクトとが形
成される。第2の層間絶縁膜の表面上に電源配線,接地
配線等が形成されて、本第1の実施例を採用したSRA
Mが形成される〔図8,図9〕。
After the interlayer insulating film 215 is formed on the entire surface,
A bit contact hole 217 reaching the N-type diffusion layer 213aa and an N-type diffusion layer 213ab are formed in the interlayer insulating film 215.
Is formed. After a bit line, a resistance load element (not shown) and the like are formed on the surface of the interlayer insulating film 215, a second interlayer insulating film (not shown) is formed on the entire surface. A ground contact hole 219 that penetrates the second interlayer insulating film and the interlayer insulating film 215 and reaches the N-type diffusion layer 213ac, and a contact that penetrates the second interlayer insulating film and reaches the above-described resistance load element and the like is formed. You. A power supply wiring, a ground wiring, and the like are formed on the surface of the second interlayer insulating film, and the SRA adopting the first embodiment is used.
M is formed [FIGS. 8 and 9].

【0079】SRAMのメモリセルの回路図である図7
と、半導体装置の平面模式図である図13と、半導体装
置の断面模式図であり図13のAA線,BB線およびC
C線での断面模式図である図14(a),図14(b)
および図14(c)とを併せて参照すると、本発明の第
2の実施の形態の第2の実施例による半導体装置は、ト
ランスファ・トランジスタのゲート酸化膜の膜厚がドラ
イバ・トランジスタのゲート酸化膜の膜厚より厚という
点で本第2の実施の形態の上記第1の実施例と相違して
いる。なお、図13においても、理解を容易にするため
に、第1のフィールド絶縁膜の部分には左下りの点線に
よるハッチングが施したある。
FIG. 7 is a circuit diagram of an SRAM memory cell.
FIG. 13 is a schematic plan view of the semiconductor device, and FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device.
FIGS. 14A and 14B are schematic cross-sectional views taken along line C.
14 (c), in the semiconductor device according to the second example of the second embodiment of the present invention, the thickness of the gate oxide film of the transfer transistor is smaller than that of the driver transistor. The second embodiment is different from the first embodiment in that the thickness is larger than the thickness of the film. In FIG. 13 as well, the portion of the first field insulating film is hatched by a dotted line to the left in order to facilitate understanding.

【0080】本第2の実施例の本第2の実施例によるS
RAMのメモリセルの接続は、本第2の実施の形態の上
記第1の実施例と同じである。本第2の実施例によるS
RAMのメモリセルの構造は、以下のとおりになってい
る。
The S according to the second embodiment of the present second embodiment
The connection of the memory cells of the RAM is the same as that of the first example of the second embodiment. S according to the second embodiment
The structure of the memory cell of the RAM is as follows.

【0081】P型シリコン基板201の表面のセルアレ
イ領域には規則的に配列された概略ロの字型の素子形成
領域203が設けられている。1つのメモリセルには2
つの素子形成領域203が含まれ、1つの素子形成領域
203は4つのメモリセルに共有されている。1つのメ
モルセルを構成する一方の素子形成領域203には1つ
の第1のNチャネルMOSトランジスタ(Tr3)と1
つの第2のNチャネルMOSトランジスタイ(Tr1)
とが設けられ、他方の素子形成領域203には1つの第
1のNチャネルMOSトランジスタ(Tr4)と1つの
第2のNチャネルMOSトランジスタイ(Tr2)とが
設けられている。素子形成領域203におけるTr3
(およびTr4)のチャネル領域となる表面近傍の不純
物濃度と素子形成領域203におけるTr1(およびT
r2)のチャネル領域となる表面近傍の不純物濃度と
は、それぞれ上記第1の実施例のTr3(およびTr
4),Tr1(およびTr2)のVt と同じにたるよう
に設定されている。
In the cell array area on the surface of the P-type silicon substrate 201, there are provided generally square-shaped element forming areas 203 which are regularly arranged. 2 in one memory cell
One element formation region 203 is included, and one element formation region 203 is shared by four memory cells. One element forming region 203 forming one memory cell has one first N-channel MOS transistor (Tr3) and one
Second N-channel MOS transistors (Tr1)
The other element forming region 203 is provided with one first N-channel MOS transistor (Tr4) and one second N-channel MOS transistor (Tr2). Tr3 in the element formation region 203
(And Tr4) and the impurity concentration near the surface serving as the channel region and Tr1 (and T4) in the element forming region 203.
The impurity concentration near the surface serving as the channel region of r2) is Tr3 (and Tr3) in the first embodiment, respectively.
4), it is set to barrel the same as the V t of Tr1 (and Tr2).

【0082】素子形成領域203を取り囲むP型シリコ
ン基板201の表面には250nm程度の深さの溝20
5が設けられている。素子形成領域203におけるTr
3(およびTr4)のチャネル領域の周辺の溝205は
酸化シリコン膜からなる(第1の)フィールド絶縁膜2
07baにより充填されている。素子形成領域203に
おけるTr1(およびTr2)のチャネル領域の周辺の
溝205は酸化シリコン膜からなる(第2の)フィール
ド絶縁膜207bbにより充填されている。フィールド
絶縁膜207baの上面は、P型シリコン基板201の
表面より例えば80nm程度低くなっているがこの低さ
は25nm〜100nmの範囲であるならばよい。フィ
ールド絶縁膜207bbの上面は、例えばP型シリコン
基板201の表面より高くなっているが、P型シリコン
基板201の表面より25nm程度低い位置より高い位
置に設定されでいればよい。
The groove 20 having a depth of about 250 nm is formed on the surface of the P-type silicon substrate 201 surrounding the element forming region 203.
5 are provided. Tr in the element forming region 203
The trench 205 around the channel region 3 (and Tr4) is made of a (first) field insulating film 2 made of a silicon oxide film.
07ba. The trench 205 around the channel region of Tr1 (and Tr2) in the element forming region 203 is filled with a (second) field insulating film 207bb made of a silicon oxide film. The upper surface of the field insulating film 207ba is, for example, about 80 nm lower than the surface of the P-type silicon substrate 201, but this lower level may be in the range of 25 nm to 100 nm. The upper surface of the field insulating film 207bb is higher than the surface of the P-type silicon substrate 201, for example, but may be set at a position higher than a position lower by about 25 nm than the surface of the P-type silicon substrate 201.

【0083】フィールド絶縁膜207baの上に露出し
た部分の溝205の側面と、フィールド絶縁膜207b
aに挟まれた部分の素子形成領域203をなすP型シリ
コン基板201の表面とには11nm程度の膜厚のゲー
ト酸化膜210が設けられている。フィールド絶縁膜2
07bbに挟まれた部分の素子形成領域203をなすP
型シリコン基板201の表面には、6nm程度の膜厚の
ゲート酸化膜209が設けられている。
The side surface of the groove 205 exposed on the field insulating film 207ba and the field insulating film 207b
A gate oxide film 210 having a thickness of about 11 nm is provided on the surface of the P-type silicon substrate 201 which forms the element forming region 203 between the portions a. Field insulating film 2
P which forms the element forming region 203 at the portion sandwiched between
A gate oxide film 209 having a thickness of about 6 nm is provided on the surface of the mold silicon substrate 201.

【0084】Tr3(あるいはTr4)のゲート電極を
兼たワード線211baは、ゲート酸化膜210を介し
て、フィールド絶縁膜207baに挟まれた部分の複数
の素子形成領域103ba(をなすP型シリコン基板2
01)の表面上を横断している。Tr1(Tr2)のゲ
ート電極211bbは、ゲート酸化膜209を介して1
つのメモルセルの一方(他方)の素子形成領域203の
フィールド絶縁膜207bbに挾まれた部分を横断し、
フィールド絶縁膜207bbの表面上を横断し、他方
(一方)の素子形成領域203のフィールド絶縁膜20
7bbに挾まれた部分からゲート酸化膜209を介して
この素子形成領域203上に延在している。ワード線2
11baはN+ 型多結晶シリコン膜パターン237ba
にタングステン・シリサイド膜パターン239baが積
層してなり、ゲート電極211bbはN+ 型多結晶シリ
コン膜パターン237bbにタングステン・シリサイド
膜パターン239bbが積層してなる。N+ 型多結晶シ
リコン膜パターン237ba,237bbの膜厚は10
0nm程度であり、タングステン・シリサイド膜パター
ン239ba,239bbの膜厚は150nm程度であ
る。
The word line 211ba also serving as the gate electrode of Tr3 (or Tr4) is connected via the gate oxide film 210 to the P-type silicon substrate forming the plurality of element forming regions 103ba (partially sandwiched by the field insulating film 207ba). 2
01) on the surface. The gate electrode 211bb of Tr1 (Tr2) is connected to the gate electrode 211bb through the gate oxide film 209.
Traverses a portion of the one (the other) element formation region 203 of the two memory cells sandwiched between the field insulating films 207bb,
The field insulating film 20 crosses over the surface of the field insulating film 207bb and is in the other (one) element formation region 203.
7bb extends over the element formation region 203 via the gate oxide film 209. Word line 2
11ba is an N + type polycrystalline silicon film pattern 237ba
And a tungsten silicide film pattern 239bb is laminated on the gate electrode 211bb, and a tungsten silicide film pattern 239bb is laminated on the N + type polycrystalline silicon film pattern 237bb. The film thickness of the N + type polycrystalline silicon film patterns 237ba and 237bb is 10
The thickness of the tungsten / silicide film patterns 239ba and 239bb is about 150 nm.

【0085】素子形成領域203をなすP型シリコン基
板201の表面には、ワード線211baのみに自己整
合的にLDD構造のN型拡散層213baが設けられ、
ワード線211baとゲート電極211bbとに自己整
合的にN型拡散層213bbが設けられ、ゲート電極2
11bbのみに自己整合的にN型拡散層213bcが設
けられている。N型拡散層213baとN型拡散層21
3bcとは、それぞれ2つのメモルセルに共有され、N
型拡散層213bbはTr1およびTr3(もしくは、
Tr2およびTr4)に共有されている。Tr3(およ
びTr4)は、ゲート酸化膜210と、(第1のゲート
電極である)ワード線211baと、(第1のN型ソー
ス・ドレイン領域となる)N型拡散層213baおよび
N型拡散層213bbとから構成されている。Tr1
(およびTr2)は、ゲート酸化膜209と、(第2
の)ゲート電極211bbと、(第2のN型ソース・ド
レイン領域となる)N型拡散層213bbおよびN型拡
散層213bcとから構成されている。Tr3(および
Tr4)のチャネル長,チャネル幅は、0.2μm程
度,0.2μm程度に設定され、Tr1(およびTr
2)のチャネル長,チャネル幅は0.2μm程度,8μ
m程度に設定されている。
On the surface of the P-type silicon substrate 201 forming the element formation region 203, an N-type diffusion layer 213ba having an LDD structure is provided in a self-aligned manner only with the word line 211ba.
An N-type diffusion layer 213bb is provided in a self-aligned manner with the word line 211ba and the gate electrode 211bb.
The N-type diffusion layer 213bc is provided in a self-alignment only for 11bb. N-type diffusion layer 213ba and N-type diffusion layer 21
3bc are shared by two memolcells, respectively,
Type diffusion layer 213bb is formed of Tr1 and Tr3 (or
Tr2 and Tr4). Tr3 (and Tr4) includes a gate oxide film 210, a word line 211ba (which is a first gate electrode), an N-type diffusion layer 213ba (which becomes a first N-type source / drain region), and an N-type diffusion layer. 213bb. Tr1
(And Tr2) are composed of the gate oxide film 209 and the (second
), And an N-type diffusion layer 213bb (which becomes the second N-type source / drain region) and an N-type diffusion layer 213bc. The channel length and channel width of Tr3 (and Tr4) are set to about 0.2 μm and about 0.2 μm, respectively.
2) The channel length and channel width are about 0.2 μm and 8 μm.
m.

【0086】Tr1〜Tr4およびフィールド絶縁膜2
07ba,207bbを含めて、P型シリコン基板20
1の表面は層間絶縁膜215により覆われている。層間
絶縁膜215には、N型拡散層213baに達するビッ
ト・コンタクト孔217と、N型拡散層213bbに達
するノード・コンタクト孔218と、N型拡散層213
bbに達するグランド・コンタクト孔219とが設けら
れている。層間絶縁膜215の表面あるいは表面上に
は、図13および図14には図示は省略するが、ビット
線(BL1,BL2),抵抗負荷素子(R1,R2),
電源配線(VCC)および接地配線等が設けられている。
Tr1 to Tr4 and field insulating film 2
07ba, 207bb and the P-type silicon substrate 20
1 is covered with an interlayer insulating film 215. The interlayer insulating film 215 includes a bit contact hole 217 reaching the N-type diffusion layer 213ba, a node contact hole 218 reaching the N-type diffusion layer 213bb, and an N-type diffusion layer 213.
A ground contact hole 219 reaching bb is provided. Although not shown in FIGS. 13 and 14 on the surface of the interlayer insulating film 215, the bit lines (BL1, BL2), the resistance load elements (R1, R2),
A power supply wiring (V CC ), a ground wiring, and the like are provided.

【0087】本第2の実施の形態の本第2の実施例によ
る半導体装置は、本第2の実施の形態の上記第1の実施
例による半導体装置の有する効果を有している。本第2
の実施例によるTr3,Tr4では、上記第1の実施例
と相違して、ゲート酸化膜210の膜厚が厚くなるがフ
ィールド絶縁膜207baに挟まれた部分での素子形成
領域203の不純物濃度を低くすることにより上記第1
の実施例の第1のMOSトランジスタと同程度のS値に
することができる。一方、本第2の実施例ではゲート酸
化膜210を設けることにより、本第3の実施例の方が
上記第1の実施例のTr3,Tr4より静電破壊耐性が
高くなる。
The semiconductor device according to the second example of the second embodiment has the same effects as the semiconductor device according to the first example of the second embodiment. Book second
In the Tr3 and Tr4 according to this embodiment, unlike the first embodiment, the thickness of the gate oxide film 210 is increased, but the impurity concentration of the element forming region 203 at the portion sandwiched between the field insulating films 207ba is reduced. By lowering the first
The S value can be made approximately the same as that of the first MOS transistor of the embodiment. On the other hand, in the second embodiment, the provision of the gate oxide film 210 makes the third embodiment higher in electrostatic breakdown resistance than the Tr3 and Tr4 of the first embodiment.

【0088】本第2の実施の形態の上記第2の実施例に
よる半導体装置の製造方法は、ゲート酸化膜209,2
10に係わる製造工程を除いて、基本的には上記第1の
実施例による半導体装置の製造方法と同様である。本第
2の実施例による半導体装置の製造方法の概要は、次の
とおりになっている。
The method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the second embodiment is similar to the method of manufacturing the gate oxide films 209 and 2 of FIG.
Except for the manufacturing process related to 10, the method is basically the same as the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. The outline of the method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment is as follows.

【0089】まず、上記第1の実施例の製造方法と同様
に、P型シリコン基板201の表面を覆うパッド酸化
膜,窒化シリコン膜が形成される。第1のフォト・レジ
スト膜パターンをマスクにして、窒化シリコン膜,パッ
ド酸化膜およびP型シリコン基板が順次エッチングされ
て、素子形成領域203caを取り囲む溝205が形成
される。全面に酸化シリコン膜が形成され,この酸化シ
リコン膜が化学機械研磨されて、溝205を充填するフ
ィールド絶縁膜が形成される。少なくともTr1,Tr
2の形成予定領域を覆い,少なくともTr3,Tr4の
形成予定領域に開口部を有し,帯状の姿態を有した(第
2の)フォト・レジスト膜パターンをマスクにしてフィ
ールド絶縁膜がエッチングされて、溝205を充填する
(第1の)フィールド絶縁膜207baが形成され,溝
205を充填する(第2の)フィールド絶縁膜207b
bが残置形成される。溝205の側面の上記露出部への
犠牲酸化膜の形成,窒化シリコン膜の除去が行なわれた
後、最終的には、Tr3およびTr4の形成予定領域で
の素子形成領域203の表面近傍の不純物濃度と、Tr
1およびTr2の形成予定領域での素子形成領域203
の表面近傍の不純物濃度とがそれぞれ所要の値になるよ
うに、ボロン等のチャネル・ドープが行なわれる。
First, a pad oxide film and a silicon nitride film covering the surface of the P-type silicon substrate 201 are formed in the same manner as in the manufacturing method of the first embodiment. Using the first photo-resist film pattern as a mask, the silicon nitride film, the pad oxide film, and the P-type silicon substrate are sequentially etched to form a groove 205 surrounding the element formation region 203ca. A silicon oxide film is formed on the entire surface, and the silicon oxide film is chemically and mechanically polished to form a field insulating film filling trench 205. At least Tr1, Tr
The field insulating film is etched using the (second) photoresist film pattern having a strip-like form as a mask, covering the formation planned region 2 and having at least openings in the formation regions of Tr3 and Tr4. , A (first) field insulating film 207ba filling the groove 205 is formed, and the (second) field insulating film 207b filling the groove 205 is formed.
b is formed remaining. After the formation of the sacrificial oxide film and the removal of the silicon nitride film on the exposed portions on the side surfaces of the trench 205, finally, the impurities near the surface of the element formation region 203 in the regions where Tr3 and Tr4 are to be formed are finally formed. Concentration and Tr
Element formation region 203 in the region where Tr1 and Tr2 are to be formed
Channel doping of boron or the like is performed so that the impurity concentration in the vicinity of the surface becomes a required value.

【0090】次に、パッド酸化膜および犠牲酸化膜が除
去される。素子形成領域203をなすP型シリコン基板
201の表面および溝205の側面の露出部に、熱酸化
により膜厚5nm程度の酸化シリコン膜が形成される。
少なくともTr3,Tr4の形成予定領域を覆い,少な
くともTr1,Tr2の形成予定領域に開口部を有し,
帯状の姿態を有した(第3の)フォト・レジスト膜パタ
ーンをマスクにして、この酸化シリコン膜がエッチング
除去される。さらに熱酸化が行なわれ、Tr3,Tr4
の形成予定領域の部分の素子形成領域203をなすP型
シリコン基板201の表面および溝205の側面の上記
露出部には膜厚11nm程度の(第1の)ゲート酸化膜
210が形成され、Tr1,Tr2の形成予定領域の部
分の素子形成領域203をなすP型シリコン基板101
の表面には膜厚6nm程度のゲート酸化膜209が形成
される。
Next, the pad oxide film and the sacrificial oxide film are removed. A silicon oxide film having a thickness of about 5 nm is formed by thermal oxidation on the surface of the P-type silicon substrate 201 forming the element forming region 203 and on the exposed portions on the side surfaces of the groove 205.
An opening is provided at least in a region where Tr3 and Tr4 are to be formed, and at least in a region where Tr1 and Tr2 are to be formed;
The silicon oxide film is etched away using the (third) photo resist film pattern having a band-like appearance as a mask. Further, thermal oxidation is performed, and Tr3, Tr4
A (first) gate oxide film 210 having a thickness of about 11 nm is formed on the surface of the P-type silicon substrate 201 and the exposed portion on the side surface of the groove 205 which form the element forming region 203 in the region where the device is to be formed. , Tr2, the P-type silicon substrate 101 forming the element formation region 203 in the portion where the formation is to be formed
A gate oxide film 209 having a thickness of about 6 nm is formed on the surface of the substrate.

【0091】続いて、全面に100nm程度の膜厚の膜
厚を有して成膜段階でN+ 型のN+型多結晶シリコン膜
が形成され、さらに、全面に150nm程度の膜厚のタ
ングステン・シリサイド膜が形成される。その後、第4
のフォト・レジスト膜パターンをマスクにしてタングス
テン・シリサイド膜とN+ 型多結晶シリコン膜とが順次
パターニングされて、ワード線211baとゲート電極
211bbとが形成される。その後、上記第1の実施例
のと同様の製造方法により、N型拡散層213ba,2
13bb,213bcが形成され、層間絶縁膜215が
形成され、さらに、ビット・コンタクト孔217,ノー
ド・コンタクト孔218,ビット線,抵抗負荷素子,第
2の層間絶縁膜,グランド・コンタクト孔219,電源
配線および接地配線等が形成される。
Subsequently, an N + -type N + -type polycrystalline silicon film having a thickness of about 100 nm is formed on the entire surface at the film forming stage, and a tungsten film having a thickness of about 150 nm is formed on the entire surface. -A silicide film is formed. Then the fourth
The tungsten silicide film and the N + -type polycrystalline silicon film are sequentially patterned using the photo resist film pattern as a mask to form word lines 211ba and gate electrodes 211bb. Then, the N-type diffusion layers 213ba and 213ba,
13bb and 213bc are formed, an interlayer insulating film 215 is formed, and a bit contact hole 217, a node contact hole 218, a bit line, a resistive load element, a second interlayer insulating film, a ground contact hole 219, a power supply are provided. Wiring and ground wiring are formed.

【0092】[0092]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ト
ランスファ・トランジスタとして機能するMOSトラン
ジスタのみをエッジ動作型で構成し,電流駆動機能が重
視されるMOSトランジスタを非エッジ動作型で構成し
ていることから、トランスファ・トランジスタとなるM
OSトランジスタのアクセス速度を高めると同時に電流
駆動機能が重視されるMOSトランジスタの動作速度の
低減を抑制することが容易になる。
As described above, according to the present invention, only the MOS transistor functioning as a transfer transistor is constituted by the edge operation type, and the MOS transistor whose current driving function is important is constituted by the non-edge operation type. Therefore, M as a transfer transistor
At the same time as increasing the access speed of the OS transistor, it becomes easy to suppress a decrease in the operating speed of the MOS transistor in which the current drive function is important.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態の第1の実施例の半
導体装置の平面模式図および断面模式図である。
FIG. 1 is a schematic plan view and a schematic sectional view of a semiconductor device according to a first example of the first embodiment of the present invention.

【図2】上記第1の実施の形態の上記第1の実施例の半
導体装置の製造工程の断面模式図であり、図1(a)の
AA線での製造工程の断面模式図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment of the first embodiment, which is a cross-sectional schematic view along the line AA in FIG.

【図3】上記第1の実施の形態の上記第1の実施例の半
導体装置の製造工程の断面模式図であり、図1(a)の
BB線での製造工程の断面模式図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a manufacturing process of the semiconductor device of the first example of the first embodiment, and is a schematic cross-sectional view of the manufacturing process along line BB in FIG.

【図4】上記第1の実施の形態の上記第1の実施例の半
導体装置の製造工程の断面模式図であり、図1(a)の
CC線での製造工程の断面模式図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment of the first embodiment, and is a schematic cross-sectional view of the manufacturing process along line CC in FIG. 1A.

【図5】本発明の第1の実施の形態の第2の実施例の半
導体装置の平面模式図および断面模式図である。
FIG. 5 is a schematic plan view and a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to a second example of the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第1の実施の形態の第3の実施例の半
導体装置の平面模式図および断面模式図である。
FIG. 6 is a schematic plan view and a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to a third example of the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施の形態を説明するためのS
RAMのメモリセルの回路図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining a second embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a circuit diagram of a memory cell of a RAM.

【図8】本発明の第2の実施の形態の第1の実施例の半
導体装置の平面模式図である。
FIG. 8 is a schematic plan view of a semiconductor device according to a first example of the second embodiment of the present invention.

【図9】上記第2の実施の形態の上記第1の実施例の半
導体装置の断面模式図であり、図7のAA線,BB線お
よびCC線での断面模式図である。
9 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device according to the first example of the second embodiment, taken along line AA, BB, and CC in FIG. 7;

【図10】上記第2の実施の形態の上記第1の実施例の
半導体装置の製造工程の断面模式図であり、図9のAA
線での製造工程の断面模式図である。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a manufacturing step of the semiconductor device of the first example of the second embodiment, and is an AA of FIG. 9;
It is a cross-sectional schematic diagram of the manufacturing process in a line.

【図11】上記第2の実施の形態の上記第1の実施例の
半導体装置の製造工程の断面模式図であり、図9のBB
線での製造工程の断面模式図である。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of the manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment of the second embodiment, which is taken along the line BB in FIG. 9;
It is a cross-sectional schematic diagram of the manufacturing process in a line.

【図12】上記第2の実施の形態の上記第1の実施例の
半導体装置の製造工程の断面模式図であり、図9のCC
線での製造工程の断面模式図である。
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of a manufacturing process of the semiconductor device of the first example of the second embodiment, and is a sectional view of FIG.
It is a cross-sectional schematic diagram of the manufacturing process in a line.

【図13】本発明の第2の実施の形態の第2の実施例の
半導体装置の平面模式図である。
FIG. 13 is a schematic plan view of a semiconductor device according to a second example of the second embodiment of the present invention.

【図14】上記第2の実施の形態の上記第2の実施例の
半導体装置の断面模式図であり、図7のAA線,BB線
およびCC線での断面模式図である。
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device of the second example of the second embodiment, taken along line AA, BB and CC in FIG. 7;

【図15】従来の半導体装置の平面模式図および断面模
式図である。
FIG. 15 is a schematic plan view and a schematic cross-sectional view of a conventional semiconductor device.

【図16】上記従来の半導体装置の問題点を説明するた
めの図であり、ID −VG 特性を示すグラフである。
[Figure 16] is a diagram for explaining the problems of the conventional semiconductor device, a graph showing the I D -V G characteristics.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101,201,301 P型シリコン基板 103aa,103ab,103ba,103bb,1
03ca,103cb,203,303 素子形成領
域 105,205,305 溝 107a,107aa,107ab,107ba,10
7bb,107ca,107cb,207a,207a
a,207ab,207ba,207bb,307
フィールド絶縁膜 109,110,209,210,309 ゲート酸
化膜 111aa,111ba,111ca,211aa,2
11ba,311aワード線 111ab,111bb,111cb,211ba,2
11bb,311bゲート電極 113aa,113ab,113ba,113bb,1
13ca,113cb,313a,313b N型ソ
ース・ドレイン領域 115,215,315 層間絶縁膜 117,217,317 ビット・コンタクト孔 118,218,318 ノード・コンタクト孔 119,319 コンタクト孔 131,231 パッド酸化膜 132,232 窒化シリコン膜 133,233 犠牲酸化膜 135,235 フォト・レジスト膜パターン 137aa,137ab,137b,137ca,13
7cb,237aa,237ab,237ba,237
bb,337a,337b N+ 型多結晶シリコン膜
パターン 138 P+ 型多結晶シリコン膜パターン 139aa,139ab,139ba,139bb,1
39ca,139cb,239aa,239ab,23
9ba,239bb,339a,339bタングステン
・シリサイド膜パターン 213aa,213ab,213ac,213ba,2
13bb,213bcN型拡散層 219 グランド・コンタクト孔 Tr1,Tr2,Tr3,Tr4 NチャネルMOS
トランジスタ R1,R2 抵抗負荷素子
101, 201, 301 P-type silicon substrate 103aa, 103ab, 103ba, 103bb, 1
03ca, 103cb, 203, 303 Element formation region 105, 205, 305 Groove 107a, 107aa, 107ab, 107ba, 10
7bb, 107ca, 107cb, 207a, 207a
a, 207ab, 207ba, 207bb, 307
Field insulating films 109, 110, 209, 210, 309 Gate oxide films 111aa, 111ba, 111ca, 211aa, 2
11ba, 311a word lines 111ab, 111bb, 111cb, 211ba, 2
11bb, 311b Gate electrode 113aa, 113ab, 113ba, 113bb, 1
13ca, 113cb, 313a, 313b N-type source / drain regions 115, 215, 315 Interlayer insulating film 117, 217, 317 Bit contact hole 118, 218, 318 Node contact hole 119, 319 Contact hole 131, 231 Pad oxide film 132,232 Silicon nitride film 133,233 Sacrificial oxide film 135,235 Photoresist film pattern 137aa, 137ab, 137b, 137ca, 13
7cb, 237aa, 237ab, 237ba, 237
bb, 337a, 337b N + type polycrystalline silicon film pattern 138 P + type polycrystalline silicon film pattern 139aa, 139ab, 139ba, 139bb, 1
39ca, 139cb, 239aa, 239ab, 23
9ba, 239bb, 339a, 339b Tungsten silicide film pattern 213aa, 213ab, 213ac, 213ba, 2
13bb, 213bc N type diffusion layer 219 Ground contact hole Tr1, Tr2, Tr3, Tr4 N channel MOS
Transistor R1, R2 Resistance load element

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 27/11 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/8244 H01L 21/8242 H01L 27/10 481 H01L 27/108 H01L 27/11 H01L 21/76 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (51) Int.Cl. 6 identification code FI H01L 27/11 (58) Investigation field (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 21/8244 H01L 21/8242 H01L 27/10 481 H01L 27/108 H01L 27/11 H01L 21/76

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 P型シリコン基板の表面に設けられた素
子形成領域は該P型シリコン基板の表面に形成された溝
により取り囲まれ、該溝は第1のフィールド絶縁膜と第
2のフィールド絶縁膜とにより充填され、該第1のフィ
ールド絶縁膜の上面は該P型シリコン基板の表面より所
要の高さだけ低い位置に設けられ、該第2のフィールド
絶縁膜の上面は該第1のフィールド絶縁膜の上面より高
い位置に設けられ、 前記第1のフィールド絶縁膜に挟まれた前記素子形成領
域には、第1のゲート電極,第1のゲート酸化膜および
第1のN型ソース・ドレイン領域を有してなる第1のN
チャネルMOSトランジスタが設けられ、 前記第2のフィールド絶縁膜に挟まれた前記素子形成領
域には、第2のゲート電極,第2のゲート酸化膜および
第2のN型ソース・ドレイン領域を有してなる第2のN
チャネルMOSトランジスタが設けられていることを特
徴とする半導体装置。
An element forming region provided on a surface of a P-type silicon substrate is surrounded by a groove formed on a surface of the P-type silicon substrate, and the groove is formed between a first field insulating film and a second field insulating film. And a top surface of the first field insulating film is provided at a position lower than a surface of the P-type silicon substrate by a required height, and a top surface of the second field insulating film is provided by the first field insulating film. A first gate electrode, a first gate oxide film, and a first N-type source / drain are provided at a position higher than the upper surface of the insulating film, and in the element formation region sandwiched between the first field insulating films. A first N having a region
A channel MOS transistor is provided, and the element formation region sandwiched between the second field insulating films has a second gate electrode, a second gate oxide film, and a second N-type source / drain region. The second N
A semiconductor device comprising a channel MOS transistor.
【請求項2】 前記第1および第2のゲート電極が、そ
れぞれ同じ膜厚の第1および第2のN+ 型多結晶シリコ
ン膜パターンにそれぞれ同じ膜厚の第1および第2の高
融点金属シリサイド膜パターンが積層してなり、前記第
1および第2のゲート酸化膜の膜厚が等しく、前記第1
および第2のN型ソース・ドレイン領域の接合の深さが
等しい請求項1記載の半導体装置。
2. The method according to claim 1, wherein the first and second gate electrodes are formed on the first and second N + -type polycrystalline silicon film patterns having the same thickness, respectively, by the first and second refractory metals having the same thickness. The first and second gate oxide films have the same thickness, and the first and second gate oxide films have the same thickness.
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the junction depths of the second N-type source / drain regions are equal to each other.
【請求項3】 前記第1および第2のゲート電極が、そ
れぞれP+ 型多結晶シリコン膜パターンおよびN+ 型多
結晶シリコン膜パターンにそれぞれ同じ膜厚の第1およ
び第2の高融点金属シリサイド膜パターンが積層してな
り、前記第1および第2のゲート酸化膜の膜厚が等し
く、前記第1および第2のN型ソース・ドレイン領域の
接合の深さが等しい請求項1記載の半導体装置。
3. The first and second refractory metal silicides having the same thickness as the P + -type polycrystalline silicon film pattern and the N + -type polycrystalline silicon film pattern, respectively. 2. The semiconductor according to claim 1, wherein a film pattern is laminated, said first and second gate oxide films have the same thickness, and said first and second N-type source / drain regions have the same junction depth. apparatus.
【請求項4】 前記第1および第2のゲート電極が、そ
れぞれ同じ膜厚の第1および第2のN+ 型多結晶シリコ
ン膜パターンにそれぞれ同じ膜厚の第1および第2の高
融点金属シリサイド膜パターンが積層してなり、前記第
1のゲート酸化膜の膜厚が前記第2のゲート酸化膜の膜
厚より厚く、前記第1および第2のN型ソース・ドレイ
ン領域の接合の深さが等しい請求項1記載の半導体装
置。
4. The first and second gate electrodes are formed on the first and second N + -type polycrystalline silicon film patterns having the same film thickness, respectively, by the first and second refractory metals having the same film thickness. A first gate oxide film having a thickness greater than a thickness of the second gate oxide film and a junction depth between the first and second N-type source / drain regions; The semiconductor device according to claim 1, wherein:
【請求項5】 P型シリコン基板の表面のセルアレイ領
域には規則的に配列された第1の素子形成領域が設けら
れ、該P型シリコン基板の表面の周辺回路領域には第2
の素子形成領域が設けられ、該第1および第2の素子形
成領域はそれぞれ該P型シリコン基板の表面に設けられ
た溝により取り囲まれ、該第1および第2の素子形成領
域をそれぞれ取り囲む部分の溝はそれぞれ第1および第
2のフィールド絶縁膜により充填され、該第1のフィー
ルド絶縁膜の上面は該P型シリコン基板の表面より所要
の高さだけ低い位置に設けられ、該第2のフィールド絶
縁膜の上面は該第1のフィールド絶縁膜の上面より高い
位置に設けられ、 前記第1のフィールド絶縁膜に挟まれた前記第1の素子
形成領域にはワード線を兼た第1のゲート電極,第1の
ゲート酸化膜および第1のN型ソース・ドレイン領域を
有してなる第1のNチャネルMOSトランジスタが設け
られ、該第1のN型ソース・ドレイン領域の一方はビッ
ト線に接続され、該第1のN型ソース・ドレイン領域の
他方は容量素子に接続され、該第1のNチャネルMOS
トランジスタと該容量素子とによりDRAMのメモリセ
ルが構成され、 前記第2のフィールド絶縁膜に挟まれた前記素子形成領
域には第2のゲート電極,第2のゲート酸化膜および第
2のN型ソース・ドレイン領域を有してなる第2のNチ
ャネルMOSトランジスタが設けられ、該第2のNチャ
ネルMOSトランジスタを含んで周辺回路が構成されて
いることを特徴とする半導体装置。
5. A regularly arranged first element formation region is provided in a cell array region on a surface of a P-type silicon substrate, and a second element formation region is provided in a peripheral circuit region on a surface of the P-type silicon substrate.
The first and second element formation regions are respectively surrounded by grooves provided on the surface of the P-type silicon substrate, and the portions respectively surround the first and second element formation regions. Are filled with first and second field insulating films, respectively, and the upper surface of the first field insulating film is provided at a position lower than the surface of the P-type silicon substrate by a required height. The upper surface of the field insulating film is provided at a position higher than the upper surface of the first field insulating film, and the first element forming region sandwiched between the first field insulating films has a first element forming region also serving as a word line. A first N-channel MOS transistor having a gate electrode, a first gate oxide film, and a first N-type source / drain region is provided, and one of the first N-type source / drain regions is provided with a bit. And the other of the first N-type source / drain regions is connected to a capacitor, and the first N-channel MOS
A memory cell of a DRAM is constituted by the transistor and the capacitor, and a second gate electrode, a second gate oxide film, and a second N-type are formed in the element formation region sandwiched by the second field insulating film. A semiconductor device, comprising: a second N-channel MOS transistor having a source / drain region; and a peripheral circuit including the second N-channel MOS transistor.
【請求項6】 前記第1および第2のゲート電極が、そ
れぞれ同じ膜厚の第1および第2のN+ 型多結晶シリコ
ン膜パターンにそれぞれ同じ膜厚の第1および第2の高
融点金属シリサイド膜パターンが積層してなり、前記第
1および第2のゲート酸化膜の膜厚が等しく、前記第1
および第2のN型ソース・ドレイン領域の接合の深さが
等しい請求項5記載の半導体装置。
6. The first and second refractory metal layers having the same film thickness respectively formed on the first and second N + -type polycrystalline silicon film patterns having the same film thickness. The first and second gate oxide films have the same thickness, and the first and second gate oxide films have the same thickness.
6. The semiconductor device according to claim 5, wherein the junction depths of the second N-type source / drain regions are equal to each other.
【請求項7】 前記第1および第2のゲート電極が、そ
れぞれP+ 型多結晶シリコン膜パターンおよびN+ 型多
結晶シリコン膜パターンにそれぞれ同じ膜厚の第1およ
び第2の高融点金属シリサイド膜パターンが積層してな
り、前記第1および第2のゲート酸化膜の膜厚が等し
く、前記第1および第2のN型ソース・ドレイン領域の
接合の深さが等しい請求項5記載の半導体装置。
7. The first and second refractory metal silicides having the same thickness as the P + -type polysilicon film pattern and the N + -type polysilicon film pattern, respectively. 6. The semiconductor according to claim 5, wherein a film pattern is laminated, said first and second gate oxide films have the same thickness, and said first and second N-type source / drain regions have the same junction depth. apparatus.
【請求項8】 前記第1および第2のゲート電極が、そ
れぞれ同じ膜厚の第1および第2のN+ 型多結晶シリコ
ン膜パターンにそれぞれ同じ膜厚の第1および第2の高
融点金属シリサイド膜パターンが積層してなり、前記第
1のゲート酸化膜の膜厚が前記第2のゲート酸化膜の膜
厚より厚く、前記第1および第2のN型ソース・ドレイ
ン領域の接合の深さが等しい請求項5記載の半導体装
置。
8. The first and second N.sup. + -Type polycrystalline silicon film patterns having the same film thickness are respectively formed on the first and second gate electrodes by the first and second refractory metals having the same film thickness. A first gate oxide film having a thickness greater than a thickness of the second gate oxide film and a junction depth between the first and second N-type source / drain regions; 6. The semiconductor device according to claim 5, wherein:
【請求項9】 P型シリコン基板の表面のSRAMのメ
モリセルが形成された領域にはそれぞれ1対の素子形成
領域が設けられ、該素子形成領域は該P型シリコン基板
の表面に形成された溝により取り囲まれ、該溝は第1の
フィールド絶縁膜と第2のフィールド絶縁膜とにより充
填され、該第1のフィールド絶縁膜の上面は該P型シリ
コン基板の表面より所要の高さだけ低い位置に設けら
れ、該第2のフィールド絶縁膜の上面は該第1のフィー
ルド絶縁膜の上面より高い位置に設けられ、 1つの前記素子形成領域には、それぞれ第1および第2
のNチャネルMOSトランジスタが設けられ、 前記第1のNチャネルMOSトランジスタは前記第1の
フィールド絶縁膜に挟まれた部分の前記素子形成領域に
設けられ、該第1のNチャネルMOSトランジスタはワ
ード線を兼た第1のゲート電極と第1のゲート酸化膜と
第1のN型ソース・ドレイン領域とから構成され、該第
1のN型ソース・ドレイン領域の一方はビット線に接続
され、該第1のN型ソース・ドレイン領域の他方は抵抗
負荷素子に接続され、 前記第2のNチャネルMOSトランジスタは前記第2の
フィールド絶縁膜に挟まれた部分の前記素子形成領域に
設けられ、該第2のNチャネルMOSトランジスタは第
2のゲート電極と第2のゲート酸化膜と第2のN型ソー
ス・ドレイン領域ととからなり、該第2のN型ソース・
ドレイン領域の一方は前記第1のN型ソース・ドレイン
領域の他方からなり、該第2のN型ソース・ドレイン領
域の他方は接地配線に接続され、 さらに、対を成す前記素子形成領域の一方に設けられた
前記第1のN型ソース・ドレイン領域の他方が、対を成
す前記素子形成領域の他方に設けられた前記第2のNチ
ャネルMOSトランジスタの前記第2のゲート電極に接
続されていることを特徴とする半導体装置。
9. A pair of element forming regions are provided in regions where SRAM memory cells are formed on the surface of the P-type silicon substrate, and the element forming regions are formed on the surface of the P-type silicon substrate. The trench is filled with a first field insulating film and a second field insulating film, and the upper surface of the first field insulating film is lower than the surface of the P-type silicon substrate by a required height. And the upper surface of the second field insulating film is provided at a position higher than the upper surface of the first field insulating film.
The first N-channel MOS transistor is provided in a part of the element formation region sandwiched between the first field insulating films, and the first N-channel MOS transistor is a word line. A first gate electrode, a first gate oxide film, and a first N-type source / drain region, one of which is connected to a bit line. The other of the first N-type source / drain regions is connected to a resistive load element, and the second N-channel MOS transistor is provided in a part of the element forming region sandwiched between the second field insulating films. The second N-channel MOS transistor includes a second gate electrode, a second gate oxide film, and a second N-type source / drain region.
One of the drain regions is composed of the other of the first N-type source / drain regions, the other of the second N-type source / drain regions is connected to a ground line, Is connected to the second gate electrode of the second N-channel MOS transistor provided in the other of the paired element forming regions. A semiconductor device.
【請求項10】 前記第1および第2のゲート電極が、
それぞれ同じ膜厚の第1および第2のN+ 型多結晶シリ
コン膜パターンにそれぞれ同じ膜厚の第1および第2の
高融点金属シリサイド膜パターンが積層してなり、前記
第1および第2のゲート酸化膜の膜厚が等しく、前記第
1および第2のN型ソース・ドレイン領域の接合の深さ
が等しい請求項9記載の半導体装置。
10. The first and second gate electrodes,
The first and second refractory metal silicide film patterns having the same thickness are respectively laminated on the first and second N + -type polycrystalline silicon film patterns having the same thickness. 10. The semiconductor device according to claim 9, wherein the gate oxide films have the same thickness, and the first and second N-type source / drain regions have the same junction depth.
【請求項11】 前記第1および第2のゲート電極が、
それぞれ同じ膜厚の第1および第2のN+ 型多結晶シリ
コン膜パターンにそれぞれ同じ膜厚の第1および第2の
高融点金属シリサイド膜パターンが積層してなり、前記
第1のゲート酸化膜の膜厚が前記第2のゲート酸化膜の
膜厚より厚く、前記第1および第2のN型ソース・ドレ
イン領域の接合の深さが等しい請求項9記載の半導体装
置。
11. The first and second gate electrodes,
The first and second refractory metal silicide film patterns having the same thickness are respectively laminated on the first and second N + -type polycrystalline silicon film patterns having the same thickness, and the first gate oxide film is formed. 10. The semiconductor device according to claim 9, wherein a thickness of said first gate oxide film is larger than a thickness of said second gate oxide film, and a junction depth of said first and second N-type source / drain regions is equal.
【請求項12】 P型シリコン基板の表面にパッド酸化
膜および窒化シリコン膜を形成し、素子形成領域上を覆
う第1のフォト・レジスト膜パターンをマスクにして、
該窒化シリコン膜およびパッド酸化膜をエッチングし,
さらに該P型シリコン基板をエッチングして該P型シリ
コン基板の表面に溝を形成する工程と、 全面に酸化シリコン膜からなる絶縁膜を形成し、前記窒
化シリコン膜の上面が露出してまで該絶縁膜を化学機械
研磨(CMP)して該溝を充填するフィールド絶縁膜を
形成する工程と、 第2のフォト・レジスト膜パターンをマスクにして前記
フィールド絶縁膜を所望の厚さだけエッチングして、該
第2のフォト・レジスト膜パターンに覆われていない部
分に第1のフィールド絶縁膜を形成し、該第2のフォト
・レジスト膜パターンに覆われている部分に第2のフィ
ールド絶縁膜を残置形成する工程と、 前記窒化シリコン膜をエッチング除去する工程と、 前記パッド酸化膜をエッチング除去するとともに、前記
第1のフィールド絶縁膜の上面を前記P型シリコン基板
の表面より所要の高さだけ低くする工程と、 熱酸化により、前記素子形成領域にゲート酸化膜を形成
する工程と、 全面にN+ 型多結晶シリコン膜を形成し、さらに、高融
点金属シリサイド膜を形成し、第3のフォト・レジスト
膜パターンをマスクにして該高融点金属シリサイド膜お
よびN+ 型多結晶シリコン膜をパターニングして前記第
1のフィールド絶縁膜に挟まれた前記素子形成領域には
第1のゲート電極を形成し、前記第1のフィールド絶縁
膜に挟まれた該素子形成領域には第2のゲート電極を形
成し、該第1,第2のゲート電極をマスクにして、前記
素子形成領域の表面にN型ソース・ドレイン領域を形成
する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
12. A pad oxide film and a silicon nitride film are formed on a surface of a P-type silicon substrate, and a first photoresist film pattern covering an element formation region is used as a mask.
Etching the silicon nitride film and the pad oxide film,
Forming a groove in the surface of the P-type silicon substrate by etching the P-type silicon substrate; forming an insulating film made of a silicon oxide film on the entire surface; Forming a field insulating film that fills the groove by chemical mechanical polishing (CMP) the insulating film; and etching the field insulating film to a desired thickness using the second photoresist pattern as a mask. Forming a first field insulating film in a portion not covered by the second photo resist film pattern, and forming a second field insulating film in a portion covered by the second photo resist film pattern; Forming a residue, etching and removing the silicon nitride film, etching and removing the pad oxide film, and keeping the upper surface of the first field insulating film in front. A step of lowering the surface by a required height from the surface of the P-type silicon substrate, a step of forming a gate oxide film in the element formation region by thermal oxidation, a step of forming an N + -type polycrystalline silicon film on the entire surface, Forming a refractory metal silicide film, patterning the refractory metal silicide film and the N + -type polycrystalline silicon film using the third photoresist pattern as a mask, and sandwiching the first field insulating film. Forming a first gate electrode in the device forming region, and forming a second gate electrode in the device forming region sandwiched between the first field insulating films; Forming an N-type source / drain region on the surface of the element formation region using an electrode as a mask.
【請求項13】 P型シリコン基板の表面にパッド酸化
膜および窒化シリコン膜を形成し、素子形成領域上を覆
う第1のフォト・レジスト膜パターンをマスクにして、
該窒化シリコン膜およびパッド酸化膜をエッチングし,
さらに該P型シリコン基板をエッチングして該P型シリ
コン基板の表面に溝を形成する工程と、 全面に酸化シリコン膜からなる絶縁膜を形成し、前記窒
化シリコン膜の上面が露出してまで該絶縁膜を化学機械
研磨して該溝を充填するフィールド絶縁膜を形成する工
程と、 第2のフォト・レジスト膜パターンをマスクにして前記
フィールド絶縁膜を所望の厚さだけエッチングして、該
第2のフォト・レジスト膜パターンに覆われていない部
分に第1のフィールド絶縁膜を形成し、該第2のフォト
・レジスト膜パターンに覆われている部分に第2のフィ
ールド絶縁膜を残置形成する工程と、 前記窒化シリコン膜をエッチング除去する工程と、 前記パッド酸化膜をエッチング除去するとともに、前記
第1のフィールド絶縁膜の上面を前記P型シリコン基板
の表面より所要の高さだけ低くする工程と、 熱酸化により、前記素子形成領域にゲート酸化膜を形成
する工程と、 全面に成膜段階でN+ 型のN+ 型多結晶シリコン膜を形
成する工程と、 前記第2のフィールド絶縁膜に挟まれた前記素子形成領
域上を覆う第3のフォト・レジスト膜パターンをマスク
にしたP型不純物のイオン注入等により、前記第1のフ
ィールド絶縁膜に挟まれた前記素子形成領域上の前記N
+ 型多結晶シリコン膜をP+ 型多結晶シリコン膜に変換
する工程と、 全面に高融点金属シリサイド膜を形成し、第4のフォト
・レジスト膜パターンをマスクにして該高融点金属シリ
サイド膜と前記N+ 型多結晶シリコン膜並びにP+ 型多
結晶シリコン膜とを順次パターニングして前記第1のフ
ィールド絶縁膜に挟まれた前記素子形成領域には該P+
型多結晶シリコン膜を含んでなる高融点金属ポリサイド
膜からなる第1のゲート電極を形成し、前記第2のフィ
ールド絶縁膜に挟まれた該素子形成領域には該N+ 型多
結晶シリコン膜を含んでなる高融点金属ポリサイド膜か
らなる第2のゲート電極を形成する工程と、 前記第1,第2のゲート電極をマスクにして、前記素子
形成領域の表面にN型ソース・ドレイン領域を形成する
工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
13. A pad oxide film and a silicon nitride film are formed on a surface of a P-type silicon substrate, and a first photoresist film pattern covering an element formation region is used as a mask.
Etching the silicon nitride film and the pad oxide film,
Forming a groove in the surface of the P-type silicon substrate by etching the P-type silicon substrate; forming an insulating film made of a silicon oxide film on the entire surface; Forming a field insulating film to fill the groove by chemical mechanical polishing the insulating film; etching the field insulating film to a desired thickness using the second photoresist film pattern as a mask; Forming a first field insulating film on a portion not covered by the second photoresist film pattern, and forming a second field insulating film on the portion covered by the second photoresist film pattern; Etching the silicon nitride film; removing the pad oxide film by etching; and etching the upper surface of the first field insulating film with the P-type silicon film. A step of lowering the surface by a required height from the surface of the capacitor substrate; a step of forming a gate oxide film in the element formation region by thermal oxidation; and a step of forming an N + type N + -type polycrystalline silicon film over the entire surface. Forming the first field by ion-implantation of a P-type impurity using a third photo-resist film pattern covering the element forming region sandwiched between the second field insulating films as a mask. The N on the element formation region sandwiched between insulating films
Converting the + -type polycrystalline silicon film to a P + -type polycrystalline silicon film; forming a high-melting-point metal silicide film over the entire surface; and using the fourth photo-resist film pattern as a mask, The N + -type polycrystalline silicon film and the P + -type polycrystalline silicon film are sequentially patterned to form the P + in the element forming region sandwiched between the first field insulating films.
Forming a first gate electrode made of a refractory metal polycide film including a polycrystalline silicon film, and forming the N + -type polycrystalline silicon film in the element forming region sandwiched by the second field insulating film; Forming a second gate electrode made of a high-melting-point metal polycide film containing: and forming an N-type source / drain region on the surface of the element formation region using the first and second gate electrodes as a mask. Forming a semiconductor device.
【請求項14】 P型シリコン基板の表面にパッド酸化
膜および窒化シリコン膜を形成し、素子形成領域上を覆
う第1のフォト・レジスト膜パターンをマスクにして、
該窒化シリコン膜およびパッド酸化膜をエッチングし,
さらに該P型シリコン基板をエッチングして該P型シリ
コン基板の表面に溝を形成する工程と、 全面に酸化シリコン膜からなる絶縁膜を形成し、前記窒
化シリコン膜の上面が露出してまで該絶縁膜を化学機械
研磨して該溝を充填するフィールド絶縁膜を形成する工
程と、 第2のフォト・レジスト膜パターンをマスクにして前記
フィールド絶縁膜を所望の厚さだけエッチングして、該
第2のフォト・レジスト膜パターンに覆われていない部
分に第1のフィールド絶縁膜を形成し、該第2のフォト
・レジスト膜パターンに覆われている部分に第2のフィ
ールド絶縁膜を残置形成する工程と、 前記窒化シリコン膜をエッチング除去する工程と、 前記パッド酸化膜をエッチング除去するとともに、前記
第1のフィールド絶縁膜の上面を前記P型シリコン基板
の表面より所要の高さだけ低くする工程と、 熱酸化により前記素子形成領域に酸化シリコン膜を形成
し、前記第1のフィールド絶縁膜に挟まれた前記素子形
成領域上を覆う第3のフォト・レジスト膜パターンをマ
スクにして該酸化シリコン膜を除去し、該第1のフィー
ルド絶縁膜に挟まれた該素子形成領域に該酸化シリコン
膜を残置する工程と、 熱酸化により、前記第1のフィールド絶縁膜に挟まれた
前記素子形成領域に第1のゲート酸化膜を形成し,前記
第2のフィールド絶縁膜に挟まれた該素子形成領域に該
第1のゲート酸化膜より膜厚の薄い第2のゲート酸化膜
を形成する工程と、 全面にN+ 型多結晶シリコン膜を形成し、さらに、高融
点金属シリサイド膜を形成し、第4のフォト・レジスト
膜パターンをマスクにして該高融点金属シリサイド膜お
よびN+ 型多結晶シリコン膜をパターニングして前記第
1のフィールド絶縁膜に挟まれた前記素子形成領域には
第1のゲート電極を形成し、前記第1のフィールド絶縁
膜に挟まれた該素子形成領域には第2のゲート電極を形
成し、該第1,第2のゲート電極をマスクにして、前記
素子形成領域の表面にN型ソース・ドレイン領域を形成
する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
14. A pad oxide film and a silicon nitride film are formed on a surface of a P-type silicon substrate, and a first photoresist film pattern covering an element formation region is used as a mask.
Etching the silicon nitride film and the pad oxide film,
Forming a groove in the surface of the P-type silicon substrate by etching the P-type silicon substrate; forming an insulating film made of a silicon oxide film on the entire surface; Forming a field insulating film to fill the groove by chemical mechanical polishing the insulating film; etching the field insulating film to a desired thickness using the second photoresist film pattern as a mask; Forming a first field insulating film on a portion not covered by the second photoresist film pattern, and forming a second field insulating film on the portion covered by the second photoresist film pattern; Etching the silicon nitride film; removing the pad oxide film by etching; and etching the upper surface of the first field insulating film with the P-type silicon film. Forming a silicon oxide film in the element formation region by thermal oxidation to cover the element formation region sandwiched by the first field insulating film; Removing the silicon oxide film using the photo-resist film pattern as a mask, and leaving the silicon oxide film in the element formation region sandwiched between the first field insulating films; Forming a first gate oxide film in the element formation region sandwiched by the first field insulating film, and forming a first gate oxide film in the element formation region sandwiched by the second field insulation film; Forming a thin second gate oxide film, forming an N + type polycrystalline silicon film over the entire surface, further forming a refractory metal silicide film, and using the fourth photoresist film pattern as a mask. The high Wherein the said element forming region sandwiched between the first field insulating film to form a first gate electrode by patterning the point metal silicide film and the N + -type polycrystalline silicon film, said first field insulating film Forming a second gate electrode in the element formation region sandwiched therebetween, and forming N-type source / drain regions on the surface of the element formation region using the first and second gate electrodes as a mask; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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