JP3308727B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP3308727B2
JP3308727B2 JP22760094A JP22760094A JP3308727B2 JP 3308727 B2 JP3308727 B2 JP 3308727B2 JP 22760094 A JP22760094 A JP 22760094A JP 22760094 A JP22760094 A JP 22760094A JP 3308727 B2 JP3308727 B2 JP 3308727B2
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、素子領域に対するコン
タクトを必要とする半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device requiring a contact with an element region.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、メモリーやロジック等に代表さ
れる半導体集積回路においては、個々のトランジスタを
配線材料で結合して回路を構成するために、配線材料を
個々のトランジスタの端子に接合する技術(コンタクト
形成技術)が不可欠である。
2. Description of the Related Art In general, in a semiconductor integrated circuit typified by a memory, a logic, or the like, in order to form a circuit by connecting individual transistors with a wiring material, a technique of connecting a wiring material to a terminal of each transistor. (Contact formation technology) is indispensable.

【0003】図23は従来例にかかる半導体装置の平面
図である。半導体基板上に素子領域51と素子分離領域
52が形成され、さらにゲート電極8とコンタクト53
が形成されトランジスタを構成している。
FIG. 23 is a plan view of a conventional semiconductor device. An element region 51 and an element isolation region 52 are formed on a semiconductor substrate, and a gate electrode 8 and a contact 53 are formed.
Are formed to constitute a transistor.

【0004】以下では、素子分離がトレンチ分離法に依
っている場合に、図24〜図27を用いて従来のプロセ
スについて説明し、従来のコンタクト形成技術の問題点
を示す。
Hereinafter, a conventional process will be described with reference to FIGS. 24 to 27 in the case where the element isolation is based on a trench isolation method, and problems of the conventional contact forming technique will be described.

【0005】まず、シリコン基板1上に10−50nm
のバッファ酸化膜2を形成し、その上に100−500
nmの厚さの多結晶シリコン3及び100−500nm
のCVDシリコン酸化膜4を順次堆積する。この多結晶
シリコン3及びCVDシリコン酸化膜4は、後に述べる
溝(トレンチ)6を形成するトレンチ・エッチング工程
においてマスク材としての役目を果たすものである。
First, a 10-50 nm film is formed on a silicon substrate 1.
Buffer oxide film 2 is formed, and 100-500
nm of polycrystalline silicon 3 and 100-500 nm
Is sequentially deposited. The polycrystalline silicon 3 and the CVD silicon oxide film 4 serve as a mask material in a trench etching step for forming a trench 6 described later.

【0006】次に、この上にレジスト30を塗布した
後、フォトリソグラフィーによりトレンチパターンを転
写・形成する(図24(a))。このパターンニングさ
れたレジスト30をマスクとして、CVDシリコン酸化
膜4及び多結晶シリコン膜3及びバッファ酸化膜2をR
IEによりエッチングし、レジストを剥離する(図24
(b))。
Next, after a resist 30 is applied thereon, a trench pattern is transferred and formed by photolithography (FIG. 24A). Using the patterned resist 30 as a mask, the CVD silicon oxide film 4, the polycrystalline silicon film 3, and the buffer oxide film 2 are
Etching by IE and stripping of resist (FIG. 24)
(B)).

【0007】次に、素子分離の役目を果たす溝6をシリ
コン基板1上にRIEにて形成する(図25(a))。
このときCVDシリコン酸化膜4がマスクとしての役目
をする。シリコン基板上に形成される溝6の深さは0.
3−0.7umにするのが望ましい。
Next, a groove 6 serving as an element isolation is formed on the silicon substrate 1 by RIE (FIG. 25A).
At this time, the CVD silicon oxide film 4 functions as a mask. The depth of the groove 6 formed on the silicon substrate is equal to 0.1.
Desirably, it is 3-0.7 μm.

【0008】次に、溝6の側壁を保護するため、及びシ
リコン基板1の表面の溝6の入り口にある角を丸めるた
めに、20−50nmの熱酸化を行う。このとき、この
熱酸化膜を通して、素子分離能力を高めるための不純物
イオン注入を行うこともある。
Next, thermal oxidation of 20 to 50 nm is performed to protect the side wall of the groove 6 and to round off the corner at the entrance of the groove 6 on the surface of the silicon substrate 1. At this time, impurity ions may be implanted through the thermal oxide film to increase the element isolation capability.

【0009】次に、上記熱酸化の後、CVDシリコン酸
化膜(たとえばTEOS)7を溝6の底部からCVDシ
リコン酸化膜4の上方まで堆積させる(図25
(b))。この時堆積させるCVDシリコン酸化膜の膜
厚は、例えば850nmである。
Next, after the above thermal oxidation, a CVD silicon oxide film (for example, TEOS) 7 is deposited from the bottom of the groove 6 to above the CVD silicon oxide film 4 (FIG. 25).
(B)). The thickness of the CVD silicon oxide film deposited at this time is, for example, 850 nm.

【0010】その後、多結晶シリコン3が露出するまで
CVDシリコン酸化物7のエッチバックを行う。このエ
ッチバックには、レジストを用いたエッチバックの技術
を用いても良いし、またポリッシングを用いても良い。
After that, the CVD silicon oxide 7 is etched back until the polycrystalline silicon 3 is exposed. For this etchback, an etchback technique using a resist may be used, or polishing may be used.

【0011】そして次に、マスク材の多結晶シリコン3
をCDEにより取り除き、バッファ酸化膜2をNH4F
にてエッチングする(図26(a))。以上の製造工程
により素子分離領域が形成される。以下の工程では、ト
ランジスタ等の素子を素子領域上に形成して行く。
Next, the polycrystalline silicon 3 as a mask material
Is removed by CDE, and the buffer oxide film 2 is
(FIG. 26A). An element isolation region is formed by the above manufacturing steps. In the following steps, an element such as a transistor is formed on the element region.

【0012】まず、素子領域上のシリコン基板1を10
nm程酸化し、この酸化膜を通してトランジスタのしき
い値制御のための不純物注入を行なう。次に、一旦先の
酸化膜を剥離し、ゲート酸化膜を形成しゲートとなる多
結晶シリコン8を堆積させる。その後、ゲート8をパタ
ーニングし拡散層を形成するとトランジスタが完成す
る。この時の工程断面図を図26(b)に示すが、これ
は図23におけるA−A´の断面である。
First, the silicon substrate 1 on the element region is
It is oxidized by about nm, and impurities are implanted through the oxide film for controlling the threshold value of the transistor. Next, the oxide film is once removed, a gate oxide film is formed, and polycrystalline silicon 8 serving as a gate is deposited. Thereafter, when the gate 8 is patterned to form a diffusion layer, the transistor is completed. FIG. 26B shows a cross-sectional view of the process at this time, which is a cross section taken along the line AA ′ in FIG.

【0013】この後、平坦化及び絶縁のためにCVDシ
リコン酸化膜10を500−1000nm堆積し、表面
をポリッシングまたは850℃程度の温度での再溶融に
より平坦化する。この時の工程断面図を図27(a)に
示す。この図は図23におけるB−B´の断面である。
Thereafter, a CVD silicon oxide film 10 is deposited to a thickness of 500 to 1000 nm for planarization and insulation, and the surface is planarized by polishing or remelting at a temperature of about 850 ° C. FIG. 27A is a sectional view showing a step at this time. This figure is a cross section taken along line BB 'in FIG.

【0014】次にトランジスタのソース・ドレイン等に
むけてコンタクトホールを開けるが、まず、CVDシリ
コン酸化膜の上にレジストを塗布し、フォトリソグラフ
ィの技術によりコンタクトホールを開孔する部分だけレ
ジストを取り除く。
Next, a contact hole is opened toward the source / drain of the transistor. First, a resist is applied on a CVD silicon oxide film, and the resist is removed only by the photolithographic technique at a portion where the contact hole is to be opened. .

【0015】CVDシリコン酸化膜8はコンタクトRI
Eの時にレジストパターンの通りにエッチングされ、素
子領域上のシリコン基板1まで到達するコンタクトホー
ルが形成される。この時の図23におけるB−B´断面
の工程断面図を図27(b)に示す。
The CVD silicon oxide film 8 has a contact RI
At the time of E, etching is performed according to the resist pattern, and a contact hole reaching the silicon substrate 1 on the element region is formed. FIG. 27B is a process sectional view of a BB ′ section in FIG. 23 at this time.

【0016】次にAlをスパッタし、レジスト塗布、フ
ォトリソグラフィ、RIE等の工程を経て配線層を形成
するが、この時の図23におけるB−B´の断面図を図
28(a)に示す。
Next, Al is sputtered to form a wiring layer through steps such as resist coating, photolithography, and RIE. FIG. 28A is a cross-sectional view taken along the line BB 'in FIG. 23 at this time. .

【0017】上記の製造工程において、コンタクト形成
の工程では素子のサイズが十分大きい時には問題は現わ
れないが、素子が微細化するに従っていくつかの問題が
生じる。
In the above-mentioned manufacturing process, in the process of forming a contact, no problem appears when the size of the element is sufficiently large, but some problems arise as the element is miniaturized.

【0018】新たな問題の一つは、フォトリソグラフィ
プロセスでの合わせ誤差から生じるトランジスタ拡散層
と基板との間の短絡不良である。コンタクトホールと素
子領域端のあいだには、通常合わせ余裕と呼ばれる余裕
が取られている。これは図23、図28(a)では、a
の文字で示されている。この合わせ余裕は、通常フォト
リソグラフィプロセスで予想されるパターンの合わせず
れより大きく取られており、合わせずれが起こってもコ
ンタクトは素子領域が外れないようになっている。
One of the new problems is a short circuit failure between the transistor diffusion layer and the substrate caused by an alignment error in the photolithography process. A margin is usually provided between the contact hole and the end of the element region, which is called a margin for alignment. This is shown in FIG. 23 and FIG.
Is indicated by the letters The alignment margin is set to be larger than the pattern misalignment normally expected in the photolithography process, so that the contact does not deviate from the element region even if misalignment occurs.

【0019】しかし、コンタクトホールを形成しようと
している部分の素子領域が小さいと、コンタクトホール
と素子領域端との間に十分な合わせ余裕aがとれない。
従って、合わせ余裕aより大きな合わせずれが起きる
と、コンタクトは素子領域を外れ、図28(b)の様に
コンタクトRIE時に素子分離領域までエッチングして
しまうといった事が起こる。
However, if the element region where the contact hole is to be formed is small, a sufficient alignment margin a cannot be obtained between the contact hole and the end of the element region.
Therefore, if a misalignment larger than the alignment margin a occurs, the contact goes out of the element region, and as shown in FIG. 28B, the contact is etched to the element isolation region during RIE.

【0020】このようなコンタクト加工時の不良は、コ
ンタクトのサイズをばらつかせて、トランジスタ素子ば
らつきの増加をもたらすだけでなく、トランジスタの拡
散層と基板との間のショートを招くため望ましくない。
Such a defect in the processing of the contact is not desirable because it not only causes variation in the size of the contact and causes an increase in transistor element variation, but also causes a short circuit between the diffusion layer of the transistor and the substrate.

【0021】また、逆にコンタクトホールと素子領域端
との間に十分な余裕をとろうとすると、コンタクトホー
ルのサイズを小さくしなくてはならない。これは、コン
タクトホールのアスペクト比を増加させ、コンタクトホ
ール形成とその後の配線材のスパッタまたは堆積を困難
にする。さらにコンタクトサイズが小さくなればコンタ
クトの抵抗も増加し、素子のパフォーマンスを低下させ
る原因になる。
Conversely, if a sufficient margin is to be provided between the contact hole and the end of the element region, the size of the contact hole must be reduced. This increases the aspect ratio of the contact hole, making it difficult to form the contact hole and subsequently sputter or deposit the wiring material. Further, as the contact size becomes smaller, the resistance of the contact also increases, which causes the performance of the device to deteriorate.

【0022】従って、コンタクトホールと素子領域端の
間の余裕が小さくても短絡不良の問題を生じない様な技
術が必要である。また、上記では特に素子分離をトレン
チ分離法で行なった場合について述べたが、素子分離領
域(LOCOS)法で行なった場合でも同様の問題が生
じる。
Therefore, there is a need for a technique that does not cause a short circuit problem even if the margin between the contact hole and the end of the element region is small. In the above description, the case where the element isolation is particularly performed by the trench isolation method is described. However, the same problem occurs when the element isolation is performed by the element isolation region (LOCOS) method.

【0023】LOCOS法で素子分離を行なった場合の
不良の例を図29に示す。この例では、コンタクトのパ
ターンをレジストに転写し、コンタクトRIEのための
レジストマスクを形成する過程で紙面の右側に向けてず
れが生じてしまっている。そのため、トランジスタの拡
散層63とコンタクトがずれてしまい、トランジスタの
拡散層と基板の間で短絡不良が起こっている。
FIG. 29 shows an example of a defect when element isolation is performed by the LOCOS method. In this example, in the process of transferring the contact pattern to the resist and forming the resist mask for the contact RIE, a shift has occurred toward the right side of the drawing. As a result, the contact between the transistor diffusion layer 63 and the transistor shifts, and a short circuit occurs between the transistor diffusion layer and the substrate.

【0024】このように従来のコンタクト形成技術で
は、トランジスタの拡散層とコンタクトの間の合わせ余
裕がフォトリソグラフィプロセスの精度に対して小さい
と、トランジスタ拡散層と基板の間に短絡不良が生じる
という問題があった。
As described above, according to the conventional contact forming technique, if the matching margin between the diffusion layer of the transistor and the contact is small with respect to the accuracy of the photolithography process, a short circuit failure occurs between the transistor diffusion layer and the substrate. was there.

【0025】[0025]

【発明が解決しようとする課題】これまでで説明したよ
うに、従来のコンタクト形成技術では、LSIの集積度
が高くなり素子が微細化するにつれて、コンタクトと素
子領域端の合わせ余裕やコンタクトとトランジスタの拡
散層との合わせ余裕が小さくなり、フォトリソグラフィ
プロセス精度以下になると短絡不良が生じるという問題
があった。
As described above, in the conventional contact formation technology, as the integration degree of the LSI is increased and the element is miniaturized, the margin of contact between the contact and the end of the element region and the contact and the transistor are reduced. However, there is a problem that a short-circuit failure occurs when the matching margin with the diffusion layer becomes smaller and the photolithography process accuracy becomes lower.

【0026】逆に合わせ余裕を十分にとろうとすると、
コンタクトホールのサイズが小さくなり、コンタクトホ
ールのアスペクト比も増加し、配線材のスパッタや堆積
が困難になる。
Conversely, if one tries to provide sufficient margin,
The size of the contact hole becomes smaller, the aspect ratio of the contact hole also increases, and it becomes difficult to sputter or deposit the wiring material.

【0027】このように素子の微細化にともない、従来
のコンタクト形成には様々な問題が生じる。本発明は上
記事情を考慮してなされたもので、その目的は、コンタ
クトと素子領域端の合わせ余裕やコンタクトとトランジ
スタ拡散層との合わせ余裕が小さくても短絡不良が生じ
ず、またコンタクトホールのアスペクト比も従来より大
きく出来るようなコンタクト形成法を提供することにあ
る。
As described above, with the miniaturization of elements, various problems occur in the conventional contact formation. The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object the purpose of preventing short-circuit failure even if the margin of contact between the contact and the element region or the margin of contact between the contact and the transistor diffusion layer is small. An object of the present invention is to provide a contact formation method that can increase the aspect ratio as compared with the related art.

【0028】[0028]

【発明を解決するための手段】本発明の骨子は、素子分
離領域あるいはトランジスタ拡散層に対して自己整合に
なるように、素子と配線層とを絶縁している物質との間
でエッチング選択性がある物質による保護膜のパターン
を形成し、この保護膜に対して自己整合的にコンタクト
ホールを形成することにより、素子領域あるいはトラン
ジスタ拡散層に対してコンタクトが自己整合的に形成さ
れるようにすることにより、素子微細化に伴うコンタク
ト形成に関する問題を解決する手段を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The gist of the present invention is to provide an etching selectivity between a device insulating a device and a wiring layer so as to be self-aligned with a device isolation region or a transistor diffusion layer. By forming a pattern of a protective film of a certain substance and forming a contact hole in a self-aligned manner with the protective film, a contact is formed in a self-aligned manner with an element region or a transistor diffusion layer. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a means for solving a problem related to contact formation accompanying miniaturization of an element.

【0029】[0029]

【作用】本発明によれば、コンタクトホールを素子分離
領域端あるいはトランジスタ拡散層に対して自己整合的
に形成することが可能となる。従って、従来問題であっ
たコンタクトと素子分離領域またはトランジスタの拡散
層との合わせずれによるトランジスタ拡散層と基板との
間の短絡不良の問題は解決できる。
According to the present invention, a contact hole can be formed in a self-aligned manner with respect to an element isolation region end or a transistor diffusion layer. Therefore, the problem of the short-circuit failure between the transistor diffusion layer and the substrate due to misalignment between the contact and the element isolation region or the diffusion layer of the transistor, which was a conventional problem, can be solved.

【0030】また、コンタクト形成のエッチングに対す
るエッチング保護層を設けているため、コンタクト形成
のRIE時にRIEされる領域(レジスト開口部)を素
子分離領域上にまで広げることができる。従って、素子
と配線層の間の層間膜(シリコン酸化膜)の上端から素
子分離領域上のエッチング保護層までの間ではコンタク
トホールのサイズは実際のコンタクトのサイズより大き
くなり、コンタクトホールのアスペクト比も従来より小
さく抑えることができる。
Further, since the etching protection layer for the contact formation etching is provided, the region to be RIE (resist opening) at the time of RIE for contact formation can be extended to the element isolation region. Therefore, the size of the contact hole is larger than the actual contact size from the upper end of the interlayer film (silicon oxide film) between the element and the wiring layer to the etching protection layer on the element isolation region, and the aspect ratio of the contact hole Can also be kept smaller than before.

【0031】[0031]

【実施例】図1は本発明の一実施例にかかる半導体装置
の平面図である。半導体基板上に素子領域51と素子分
離領域52が形成され、さらにゲート電極8とコンタク
ト53が形成されトランジスタを構成している。
FIG. 1 is a plan view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. An element region 51 and an element isolation region 52 are formed on a semiconductor substrate, and a gate electrode 8 and a contact 53 are further formed to constitute a transistor.

【0032】以下に、図2乃至図7を用いながら、本発
明の実施例にかかる製造工程を説明する。まず、シリコ
ン基板1上に10−50nmのバッファ酸化膜2のバッ
ファ酸化膜2を形成し、その上に100−500nmの
厚さの多結晶シリコン3及び100−500nmのCV
Dシリコン酸化膜4を順次堆積する。この多結晶シリコ
ン3及びCVDシリコン酸化膜4は、後に述べる溝(ト
レンチ)6を形成するトレンチ・エッチング工程におい
てマスク材としての役目を果たすものである。
A manufacturing process according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. First, a buffer oxide film 2 of a 10-50 nm buffer oxide film 2 is formed on a silicon substrate 1, and a 100-500 nm thick polycrystalline silicon 3 and a 100-500 nm CV are formed thereon.
A D silicon oxide film 4 is sequentially deposited. The polycrystalline silicon 3 and the CVD silicon oxide film 4 serve as a mask material in a trench etching step for forming a trench 6 described later.

【0033】次に、この上にレジスト30を塗布した
後、フォトリソグラフィによりトレンチパターンを転写
・形成する(図2(a))。このパターニングされたレ
ジスト30をマスクとして、CVDシリコン酸化膜4及
び多結晶シリコン膜3及びバッファ酸化膜2をRIEに
よりエッチングする(図2(b))。このときのエッチ
ングは、レジスト30をマスクにしてCVDシリコン酸
化膜4及び多結晶シリコン膜3及びバッファ酸化膜2を
エッチングし、最後にレジストを剥離しても良いし、あ
るいは、レジスト30をマスクにしてCVDシリコン酸
化膜4をエッチングした後、レジストを剥離し、その後
にCVDシリコン酸化膜をマスクとして多結晶シリコン
膜3及びバッファ酸化膜2をエッチングしても良い。
Next, after a resist 30 is applied thereon, a trench pattern is transferred and formed by photolithography (FIG. 2A). Using the patterned resist 30 as a mask, the CVD silicon oxide film 4, polycrystalline silicon film 3, and buffer oxide film 2 are etched by RIE (FIG. 2B). In the etching at this time, the CVD silicon oxide film 4, the polycrystalline silicon film 3, and the buffer oxide film 2 may be etched using the resist 30 as a mask, and the resist may be peeled off at the end, or the resist 30 may be used as a mask. After the CVD silicon oxide film 4 is etched by etching, the resist may be stripped, and then the polycrystalline silicon film 3 and the buffer oxide film 2 may be etched using the CVD silicon oxide film as a mask.

【0034】次に、素子分離の役目を果たす溝6をシリ
コン基板1上にRIEにて形成する(図3(a))。こ
のときCVDシリコン酸化膜4がマスクとしての役目を
する。シリコン基板上に形成される溝6の深さは0.3
−0.7umにするのが望ましい。
Next, a groove 6 serving as an element isolation is formed on the silicon substrate 1 by RIE (FIG. 3A). At this time, the CVD silicon oxide film 4 functions as a mask. The depth of the groove 6 formed on the silicon substrate is 0.3
Desirably, it is -0.7 μm.

【0035】次に、溝6の側壁を保護するため、及びシ
リコン基板1の表面の溝6の入り口にある角を丸めるた
めに、20−50nmの熱酸化を行なう。このとき、こ
の熱酸化膜を通して、素子分離能力を高めるための不純
物イオン注入を行なってもよい。
Next, thermal oxidation of 20 to 50 nm is performed to protect the side wall of the groove 6 and to round off the corner at the entrance of the groove 6 on the surface of the silicon substrate 1. At this time, impurity ions may be implanted through the thermal oxide film to increase the element isolation capability.

【0036】次に、上記熱酸化の後、CVDシリコン酸
化膜(たとえばTEOS)7を溝6の底部からCVDシ
リコン酸化膜4の上方まで堆積させる(図3(b))。
次に、マスク材の多結晶シリコン3が露出し、多結晶シ
リコン3とCVDシリコン酸化膜7との高さの差が10
0−200nmになるまで、エッチバックを行なう。こ
のエッチバックには、レジストを用いたエッチバックの
技術を用いても良いし、またポリッシングを用いても良
い。
Next, after the above thermal oxidation, a CVD silicon oxide film (for example, TEOS) 7 is deposited from the bottom of the groove 6 to above the CVD silicon oxide film 4 (FIG. 3B).
Next, the polysilicon 3 of the mask material is exposed, and the difference in height between the polysilicon 3 and the CVD silicon oxide film 7 is 10
Etch back until 0-200 nm. For this etchback, an etchback technique using a resist may be used, or polishing may be used.

【0037】図4(a)のようにトレンチ埋め込み材の
CVDシリコン酸化膜がエッチングされ、マスク材の多
結晶シリコン3が露出し、多結晶シリコン3とCVDシ
リコン酸化膜7との高さの差が100−200nmにな
ったら、次にシリコン窒化物8を多結晶シリコン3の上
方まで堆積させる(図4(b))。
As shown in FIG. 4A, the CVD silicon oxide film of the trench filling material is etched, the polycrystalline silicon 3 of the mask material is exposed, and the difference in height between the polycrystalline silicon 3 and the CVD silicon oxide film 7 is obtained. Is 100-200 nm, the silicon nitride 8 is then deposited up to above the polycrystalline silicon 3 (FIG. 4 (b)).

【0038】その後、多結晶シリコン3が露出するまで
シリコン窒化物8のエッチバックを行なう(図5
(a))。これによって、素子分離領域上にシリコン窒
化物8の層が出来上がる。このシリコン窒化物の層が後
のコンタクトRIE時に素子分離領域を保護する保護膜
として働く。このエッチバックには、レジストを用いた
エッチバックの技術を用いても良いし、またポリッシン
グを用いても良い。
Thereafter, the silicon nitride 8 is etched back until the polycrystalline silicon 3 is exposed (FIG. 5).
(A)). Thereby, a layer of silicon nitride 8 is formed on the element isolation region. This silicon nitride layer functions as a protective film for protecting the element isolation region during the subsequent contact RIE. For this etchback, an etchback technique using a resist may be used, or polishing may be used.

【0039】そして次に、マスク材の多結晶シリコン3
をCDEにより取り除き、バッファ酸化膜2をNH4F
にてエッチングする(図5(b))。そして、公知の技
術により素子形成領域にトランジスタを形成する。トラ
ンジスタゲート電極9の形成後の図1におけるA−A´
の断面図を図6(a)に示す。
Next, the polycrystalline silicon 3 as a mask material
Is removed by CDE, and the buffer oxide film 2 is
(FIG. 5B). Then, a transistor is formed in the element formation region by a known technique. AA ′ in FIG. 1 after the formation of the transistor gate electrode 9
Is shown in FIG. 6 (a).

【0040】この後、平坦化及び絶縁のためにCVDシ
リコン酸化膜10を500−1000nm堆積し、表面
をポリッシングまたは850℃程度の温度での再溶融に
より平坦化する。この時のA−A´間の工程断面図を図
6(b)に示す。この工程では平坦化及び絶縁のために
CVDシリコン酸化膜の代わりにボロンを含んだ燐ガラ
ス(BPSG)を用いても良い。
Thereafter, a CVD silicon oxide film 10 of 500 to 1000 nm is deposited for flattening and insulation, and the surface is flattened by polishing or remelting at a temperature of about 850 ° C. FIG. 6B is a cross-sectional view of the process along AA 'at this time. In this step, a phosphorus glass (BPSG) containing boron may be used instead of the CVD silicon oxide film for planarization and insulation.

【0041】次に、CVDシリコン酸化膜の上にレジス
トを塗布し、フォトリソグラフィの技術によりコンタク
トホールを開孔する部分だけレジストを取り除く。この
とき、コンタクトをとろうとする素子領域の幅が狭く十
分なコンタクトのサイズが取れないような所では、レジ
ストを少し大きめに開孔する。CVDシリコン酸化膜1
0はコンタクトRIEの時にレジストパターンの通りに
エッチングされ、素子領域上ではこのエッチングにより
シリコン基板1まで到達するコンタクトホールが形成さ
れる。しかし、コンタクトRIEの条件としてシリコン
酸化膜のエッチングレートに比べてシリコン窒化物のエ
ッチングレートが十分遅い様な条件選べば、素子分離領
域上ではコンタクトRIEはシリコン窒化物8に到達し
た所でそれ以上進まなくなる。従って、図7(a)に示
されるようにコンタクトホールは素子分離領域に対して
自己整合的に形成される。この断面は図1のB−B´断
面である。
Next, a resist is applied on the CVD silicon oxide film, and the resist is removed only by a photolithography technique at a portion where a contact hole is to be formed. At this time, in the case where the width of the element region where the contact is to be made is so small that a sufficient contact size cannot be obtained, the resist is slightly opened. CVD silicon oxide film 1
0 is etched according to the resist pattern at the time of contact RIE, and a contact hole reaching the silicon substrate 1 is formed on the element region by this etching. However, if the conditions of the contact RIE are selected such that the etching rate of the silicon nitride is sufficiently slower than the etching rate of the silicon oxide film, the contact RIE reaches the silicon nitride 8 on the element isolation region. Stuck. Therefore, as shown in FIG. 7A, the contact holes are formed in a self-aligned manner with respect to the element isolation region. This cross section is a BB 'cross section in FIG.

【0042】この後、Alをスパッタリングして配線層
を形成しパターニングすると素子間の配線が完成し(図
7(b))、さらにパッシベーション膜をこの上に形成
し、パット開孔すると全工程が終了する。
Thereafter, when a wiring layer is formed by sputtering Al and patterned, a wiring between the elements is completed (FIG. 7B). Further, a passivation film is formed thereon, and a pad opening is performed. finish.

【0043】以上、この実施例に示したように、本発明
を用いればコンタクトを素子分離領域に対して自己整合
的に形成することができる。これによって、狭い幅の素
子領域に対しても、素子領域の幅と同じ幅のコンタクト
を開孔することが可能である。また、コンタクトホール
の開口部(図7(a))においてl(エル)で示された
部分)を実際のコンタクトあるいは素子領域の幅より大
きくとれるため、従来に比べ、素子微細化に伴ってコン
タクトホールのアスペクト比が高くなるのを押えること
ができる。また、コンタクト開孔のプロセスで合わせず
れが生じても、素子分離領域が窒化シリコン膜によって
保護されているためコンタクトRIEによって削られる
ことは無く、トランジスタの拡散層と基板の間の短絡不
良は回避される。
As described above, as shown in this embodiment, by using the present invention, a contact can be formed in a self-alignment manner with respect to an element isolation region. Thus, it is possible to open a contact having the same width as the width of the element region even in the element region having a small width. In addition, since the opening of the contact hole (portion indicated by l in FIG. 7A) can be made larger than the actual contact or the width of the element region, the contact becomes smaller as the element becomes smaller than before. The increase in the aspect ratio of the hole can be suppressed. Also, even if misalignment occurs in the process of opening the contact, the element isolation region is protected by the silicon nitride film so that it is not cut by the contact RIE and a short circuit between the diffusion layer of the transistor and the substrate is avoided. Is done.

【0044】次に本発明にかかる他の実施例について説
明する。図8は本発明の他の実施例にかかる半導体装置
の平面図である。半導体基板上に素子領域51とLOC
OSによる素子分離領域54が形成され、さらにゲート
電極8とコンタクト53が形成されトランジスタを構成
している。
Next, another embodiment according to the present invention will be described. FIG. 8 is a plan view of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention. Device area 51 and LOC on semiconductor substrate
An element isolation region 54 of OS is formed, and a gate electrode 8 and a contact 53 are further formed to constitute a transistor.

【0045】以下では図9乃至図11を用いながら、本
発明の他の実施例にかかる製造工程を説明する。まず半
導体基板上1にLOCOS法により素子分離用の酸化膜
60を形成し、素子領域を分離する(図9(a))。そ
して公知の技術により素子領域上にトランジスタのゲー
ト酸化膜61とゲート電極8を形成する。この段階での
図8におけるA−A´の断面図を図9(b)に示す。
A manufacturing process according to another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. First, an oxide film 60 for element isolation is formed on the semiconductor substrate 1 by the LOCOS method to isolate element regions (FIG. 9A). Then, a gate oxide film 61 and a gate electrode 8 of the transistor are formed on the element region by a known technique. FIG. 9B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 8 at this stage.

【0046】次に窒化シリコン62を50−100nm
堆積させ、レジスト63を塗布し、フォトリソグラフィ
によってトランジスタの拡散層のイオン注入のためのパ
ターンを転写・形成する。この後、このレジストパター
ン63をマスクとして窒化シリコン62をRIEによっ
てエッチングする。このときの図8におけるB−B´の
断面図を図9(c)に示す。さらに続いて、レジストパ
ターン63をマスクとしてトランジスタの拡散層の不純
物注入を行なう。本実施例においては、仮にP型基板上
にN型チャンネルのトランジスタをつくるとして説明す
るので、ここで行なわれる不純物注入はN型の不純物注
入であるとしておく。このあと、レジストを剥離する
と、図8におけるB−B´の断面は図10(a)のよう
になっている。
Next, silicon nitride 62 is formed to a thickness of 50-100 nm.
Then, a resist 63 is applied, and a pattern for ion implantation of a diffusion layer of the transistor is transferred and formed by photolithography. Thereafter, the silicon nitride 62 is etched by RIE using the resist pattern 63 as a mask. FIG. 9C shows a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 8 at this time. Subsequently, impurities are implanted into the diffusion layer of the transistor using the resist pattern 63 as a mask. In the present embodiment, since it is assumed that an N-channel transistor is formed on a P-type substrate, the impurity implantation performed here is assumed to be an N-type impurity implantation. Thereafter, when the resist is peeled off, the cross section taken along the line BB ′ in FIG. 8 is as shown in FIG.

【0047】上記の工程では、窒化シリコン膜のエッチ
ングとトランジスタ拡散層の不純物注入が同じレジスト
マスクによってなされているため、窒化シリコン膜62
のパターンとトランジスタ拡散層63のパターンは自己
整合的に形成されている。
In the above process, the etching of the silicon nitride film and the implantation of the impurity in the transistor diffusion layer are performed by the same resist mask.
And the pattern of the transistor diffusion layer 63 are formed in a self-aligned manner.

【0048】次に、平坦化及び絶縁のためにCVDシリ
コン酸化膜64を500−1000nm堆積し、表面を
ポリッシングまたは850℃程度の温度での再溶融によ
り平坦化する。この時のA−A´間の工程断面図を図1
0(b)に示す。この工程では平坦化及び絶縁のために
CVDシリコン酸化膜の代わりにボロンを含んだ燐ガラ
ス(BPSG)を用いても良い。
Next, a 500-1000 nm CVD silicon oxide film 64 is deposited for planarization and insulation, and the surface is planarized by polishing or remelting at a temperature of about 850 ° C. FIG. 1 is a cross-sectional view of the process along AA 'at this time.
0 (b). In this step, a phosphorus glass (BPSG) containing boron may be used instead of the CVD silicon oxide film for planarization and insulation.

【0049】次に、CVDシリコン酸化膜の上にレジス
ト65を塗布し、フォトリソグラフィの技術によりコン
タクトホールを開孔する部分だけレジストを取り除く。
このとき、コンタクトをとろうとする素子領域の幅が狭
く十分なコンタクトのサイズが取れないような所では、
レジストを少し大きめに開孔する。CVDシリコン酸化
膜64はコンタクトRIEの時にレジストパターン65
の通りにエッチングされ、窒化シリコン膜62の無い所
ではこのエッチングによりシリコン基板1まで到達する
コンタクトホールが形成される。しかし、コンタクトR
IEの条件としてシリコン酸化膜のエッチングレートに
比べてシリコン窒化物のエッチングレートが十分遅い様
な条件選べば、窒化シリコン膜62のある領域ではコン
タクトRIEはシリコン窒化物62に到達した所でそれ
以上進まなくなる。このときの図8におけるB−B´の
断面図を図11(a)に示すが、この図のように基板ま
で達するコンタクトホールは窒化シリコン膜62の無い
領域にだけ形成されるため、コンタクトホールと窒化シ
リコン膜62のパターンは自己整合になっている。
Next, a resist 65 is applied on the CVD silicon oxide film, and the resist is removed only by a photolithography technique at a portion where a contact hole is to be formed.
At this time, in a place where the width of the element region where the contact is to be made is narrow and a sufficient contact size cannot be obtained,
Open the resist slightly larger. The CVD silicon oxide film 64 forms a resist pattern 65 during contact RIE.
The contact hole reaching the silicon substrate 1 is formed by this etching in a place where the silicon nitride film 62 is not formed. However, contact R
If the condition of the IE is selected such that the etching rate of the silicon nitride is sufficiently slower than the etching rate of the silicon oxide film, in a certain region of the silicon nitride film 62, the contact RIE reaches a point where the silicon RIE reaches the silicon nitride 62. Stuck. FIG. 11A shows a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 8 at this time. As shown in FIG. 11A, the contact hole reaching the substrate is formed only in the region where the silicon nitride film 62 is not provided. And the pattern of the silicon nitride film 62 are self-aligned.

【0050】ところで、先に示したように窒化シリコン
膜62とトランジスタ拡散層のパターンも自己整合的に
形成されているので、コンタクトホールとトランジスタ
拡散層のパターンは自己整合的に形成されていることに
なる。
Incidentally, since the pattern of the silicon nitride film 62 and the transistor diffusion layer is also formed in a self-aligned manner as described above, the pattern of the contact hole and the transistor diffusion layer is formed in a self-aligned manner. become.

【0051】この後、Alをスパッタリングして配線層
を形成しパターニングすると素子間の配線が完成し(図
11(b))、さらにパッシベーション膜をこの上に形
成し、パット開孔すると全工程が終了する。
Thereafter, when a wiring layer is formed by sputtering Al and patterned, a wiring between the elements is completed (FIG. 11B). Further, a passivation film is formed thereon, and a pad opening is performed. finish.

【0052】以上、この実施例に示したように、本発明
を用いればコンタクトをトランジスタの拡散層に対して
自己整合的に形成することができる。これによって、コ
ンタクト開孔のプロセスで合わせずれが生じても、トラ
ンジスタ拡散層とコンタクトがずれることはなく、トラ
ンジスタの拡散層と基板との間の短絡不良は回避され
る。
As described above, according to this embodiment, the contact can be formed in a self-aligned manner with respect to the diffusion layer of the transistor by using the present invention. Thus, even if misalignment occurs in the process of opening the contact, the contact between the transistor diffusion layer and the substrate does not shift, and a short circuit between the diffusion layer of the transistor and the substrate is avoided.

【0053】以下では、本発明の他の実施例として、N
AND型のセル構造を持った不揮発性メモリー(NAN
D型EEPROM)をあげる。図12はかかるNAND
型EEPROMを示す模式的な平面図である。Alによ
る配線層は図では省略してある。図13,14,15は
それぞれA−A´,B−B´,C−C´の断面図であ
り、図16はセル部の等価回路図である。
In the following, as another embodiment of the present invention, N
Non-volatile memory with an AND type cell structure (NAN
D-type EEPROM). FIG. 12 shows such a NAND.
FIG. 2 is a schematic plan view showing a type EEPROM. The wiring layer made of Al is omitted in the figure. FIGS. 13, 14, and 15 are cross-sectional views of AA ', BB', and CC ', respectively, and FIG. 16 is an equivalent circuit diagram of a cell portion.

【0054】この実施例では、4個のメモリセルM1〜
M4が直列接続されて、NANDセルを構成している。
このようなNANDセルの一端のドレインは選択ゲート
SG1を介してビット線に接続され、他端のソースは選
択ゲートSG2を介して共通ソース線(接地線)に接続
されている。各メモリセルの制御ゲートCG1〜CG4
は、ビット線BLと交差する方向に配設されてワード線
WLとなる。
In this embodiment, four memory cells M1 to M1
M4 is connected in series to form a NAND cell.
The drain at one end of such a NAND cell is connected to a bit line via a selection gate SG1, and the source at the other end is connected to a common source line (ground line) via a selection gate SG2. Control gates CG1 to CG4 of each memory cell
Are arranged in a direction intersecting the bit lines BL and become the word lines WL.

【0055】また、セルトランジスタは、図13の様に
8−10nmのゲート酸化膜21(トンネル酸化膜)の
上に100−200nmの浮遊ゲート3、10−30n
mの絶縁膜22、300−400nmの制御ゲート24
が積層形成されて作られている。選択トランジスタは、
図14の様に20−25nmのゲート酸化膜20の上に
400−600nmのゲート23(選択ゲート)が形成
されて作られている(図15)。
Further, as shown in FIG. 13, the cell transistor has a floating gate 3 having a thickness of 100-200 nm and a floating gate 3 having a thickness of 10-30 n on a gate oxide film 21 (tunnel oxide film) having a thickness of 8-10 nm.
m insulating film 22, 300-400 nm control gate 24
Are formed by lamination. The selection transistor is
As shown in FIG. 14, a 400-600 nm gate 23 (selection gate) is formed on a 20-25 nm gate oxide film 20 (FIG. 15).

【0056】以下に、図17乃至図22を用いながら、
本発明の実施例にかかる製造工程を説明する。まず、シ
リコン基板1上に10−20nmのバッファ酸化膜2を
形成し、このバッファ酸化膜2を通してトランジスタの
しきい値を合わせ込むためのイオン注入を行なう。
Hereinafter, referring to FIGS. 17 to 22,
A manufacturing process according to an embodiment of the present invention will be described. First, a buffer oxide film 2 having a thickness of 10 to 20 nm is formed on a silicon substrate 1, and ion implantation for adjusting a threshold value of a transistor is performed through the buffer oxide film 2.

【0057】次に、バッファ酸化膜2をNH4Fにより
剥離し、選択ゲートのゲート酸化膜形成のための酸化を
行ない、20−25nmの酸化膜20を形成する。そし
て、レジストを塗布し、フォトリソグラフィによりセル
トランジスタのゲート酸化膜を形成する部分のパターン
を転写・形成した後、NH4Fによりこの部分の酸化膜
を剥離する。続いて、レジストを剥離し、8−10nm
のセルトランジスタゲート酸化膜21(トンネル酸化
膜)を形成する。
Next, the buffer oxide film 2 is peeled off with NH 4 F, and oxidation for forming a gate oxide film of the select gate is performed to form an oxide film 20 of 20 to 25 nm. Then, a resist is applied, and a pattern of a portion where a gate oxide film of a cell transistor is to be formed is transferred and formed by photolithography. Then, the oxide film in this portion is peeled off with NH4F. Subsequently, the resist is peeled off, and 8-10 nm
Of the cell transistor gate oxide film 21 (tunnel oxide film).

【0058】次に、その上に100−200nmの厚さ
の多結晶シリコン3及び100−500nmのCVDシ
リコン酸化膜4を順次堆積する。この多結晶シリコン3
及びCVDシリコン酸化膜4は、後の述べる溝(トレン
チ)6を形成するトレンチ・エッチング工程においてマ
スク材としての役目を果たすものであるが、多結晶シリ
コン酸化膜に関しては、それと同時にセルトランジスタ
の浮遊ゲートの役目も果たす。
Next, a polycrystalline silicon 3 having a thickness of 100 to 200 nm and a CVD silicon oxide film 4 having a thickness of 100 to 500 nm are sequentially deposited thereon. This polycrystalline silicon 3
The CVD silicon oxide film 4 serves as a mask material in a trench etching step for forming a groove (trench) 6 to be described later. Also serves as a gate.

【0059】次に、この上にレジスト30を塗布した
後、フォトリソグラフィーによりトレンチパターンを転
写・形成する(図17(a))。このパターニングされ
たレジスト30をマスクとして、CVDシリコン酸化膜
4及び多結晶シリコン膜3及びバッファ酸化膜2をRI
Eによりエッチングする(図17(b))。このときの
エッチングは、レジスト30をマスクにしてCVDシリ
コン酸化膜4及び多結晶シリコン膜3及びバッファ酸化
膜2をエッチングし、最後にレジストを剥離しても良い
し、あるいは、レジスト30をマスクにしてCVDシリ
コン酸化膜4をエッチングした後、レジストを剥離し、
その後にCVDシリコン酸化膜をマスクとして多結晶シ
リコン膜3及びバッファ酸化膜2をエッチングしても良
い。
Next, after a resist 30 is applied thereon, a trench pattern is transferred and formed by photolithography (FIG. 17A). Using the patterned resist 30 as a mask, the CVD silicon oxide film 4, polycrystalline silicon film 3, and buffer oxide film 2 are
Etching is performed by E (FIG. 17B). In the etching at this time, the CVD silicon oxide film 4, the polycrystalline silicon film 3, and the buffer oxide film 2 may be etched using the resist 30 as a mask, and the resist may be peeled off at the end, or the resist 30 may be used as a mask. After etching the CVD silicon oxide film 4, the resist is removed,
Thereafter, the polycrystalline silicon film 3 and the buffer oxide film 2 may be etched using the CVD silicon oxide film as a mask.

【0060】次に、素子分離の役目を果たす溝6をシリ
コン基板1上にRIEにて形成する(図18(a))。
このときCVDシリコン酸化膜4がマスクとしての役目
をする。シリコン基板上に形成される溝6の深さは0.
3−0.7umにするのが望ましい。
Next, a groove 6 serving as a device isolation is formed on the silicon substrate 1 by RIE (FIG. 18A).
At this time, the CVD silicon oxide film 4 functions as a mask. The depth of the groove 6 formed on the silicon substrate is equal to 0.1.
Desirably, it is 3-0.7 μm.

【0061】次に、溝6の側壁を保護するため、及びシ
リコン基板1の表面の溝6の入り口にある角を丸めるた
めに、20−50nmの熱酸化を行なう。このとき、こ
の熱酸化膜を通して、素子分離能力を高めるための不純
物イオン注入を行なってもよい。
Next, thermal oxidation of 20 to 50 nm is performed to protect the side wall of the groove 6 and round the corner at the entrance of the groove 6 on the surface of the silicon substrate 1. At this time, impurity ions may be implanted through the thermal oxide film to increase the element isolation capability.

【0062】次に、上記熱酸化の後、CVDシリコン酸
化膜(たとえばTEOS)7を溝6に底部からCVDシ
リコン酸化膜4の上方まで堆積させる(図18
(b))。次に、多結晶シリコン3が露出し、多結晶シ
リコン3とCVDシリコン酸化膜7との高さの差が10
0−200nmになるまで、エッチングを行なう。この
エッチバックには、レジストを用いたエッチバックの技
術を用いても良いし、またポリッシングを用いても良
い。
Next, after the thermal oxidation, a CVD silicon oxide film (for example, TEOS) 7 is deposited in the trench 6 from the bottom to above the CVD silicon oxide film 4 (FIG. 18).
(B)). Next, the polysilicon 3 is exposed, and the difference in height between the polysilicon 3 and the CVD silicon oxide film 7 is 10
Etching is performed until the thickness becomes 0 to 200 nm. For this etchback, an etchback technique using a resist may be used, or polishing may be used.

【0063】図19(a)のようにレジスト埋め込み材
のCVDシリコン酸化膜がエッチングされ、多結晶シリ
コン3が露出し、多結晶シリコン3とCVDシリコン酸
化膜7と高さの差が100−200nmになったら、次
にシリコン窒化物8を多結晶シリコン3の上方まで堆積
させる(図19(b))。
As shown in FIG. 19A, the CVD silicon oxide film of the resist filling material is etched to expose the polycrystalline silicon 3, and the height difference between the polycrystalline silicon 3 and the CVD silicon oxide film 7 is 100-200 nm. Then, the silicon nitride 8 is deposited up to above the polycrystalline silicon 3 (FIG. 19B).

【0064】その後、多結晶シリコン3が露出するまで
シリコン窒化物8のエッチバックを行なう(図20
(a))。これによって、素子分離領域上にシリコン窒
化物8の層が出来上がる。このシリコン窒化物の層が後
のコンタクトRIE時に素子分離領域を保護する保護膜
として働く。このエッチバックには、レジストを用いた
エッチバックの技術を用いても良いし、またポリッシン
グを用いても良い。
Thereafter, silicon nitride 8 is etched back until polycrystalline silicon 3 is exposed (FIG. 20).
(A)). Thereby, a layer of silicon nitride 8 is formed on the element isolation region. This silicon nitride layer functions as a protective film for protecting the element isolation region during the subsequent contact RIE. For this etchback, an etchback technique using a resist may be used, or polishing may be used.

【0065】そして次に、多結晶シリコン3の上に10
−30nmの絶縁膜22を形成する。この絶縁膜22
は、シリコン酸化膜とシリコン窒化物からなるONO膜
でも良いし、シリコン酸化物の単層膜でもよい。この
後、選択トランジスタになる部分の絶縁膜を取り除き、
この上に多結晶シリコン膜24を堆積させる。このとき
のセルトランジスタ部の断面を図20(b)に、選択ト
ランジスタ部の断面を図21(a)に示す。
Next, 10 .mu.m.
An insulating film 22 of -30 nm is formed. This insulating film 22
May be an ONO film made of a silicon oxide film and a silicon nitride, or may be a single layer film of a silicon oxide. After that, remove the insulating film of the part that becomes the selection transistor,
A polycrystalline silicon film 24 is deposited thereon. FIG. 20B shows a cross section of the cell transistor portion at this time, and FIG. 21A shows a cross section of the selection transistor portion.

【0066】次に、レジストを塗布し、制御ゲート選択
のパターンをフォトリソグラフィによって転写し、この
レジストをマスクにして多結晶24と絶縁膜22と多結
晶シリコン3を順次エッチングして、ワード線と選択ゲ
ート線を形成するとNAND型セルが完成する。このと
きのワード線及び選択ゲート線と直交する方向の断面を
図21(b)に示す。
Next, a resist is applied, a pattern for selecting a control gate is transferred by photolithography, and the polycrystal 24, the insulating film 22 and the polycrystalline silicon 3 are sequentially etched using the resist as a mask to form a word line and a word line. When the select gate line is formed, a NAND cell is completed. FIG. 21B shows a cross section in a direction orthogonal to the word lines and the selection gate lines at this time.

【0067】この実施例では素子分離領域の形成前にト
ンネル酸化膜を形成し、トレンチ埋め込み材のエッチバ
ックの時のマスク材の多結晶シリコン膜3をセルトラン
ジスタの浮遊ゲートに用いるという方法で製造工程を説
明したが、最初に示した実施例の様な素子分離領域形成
後にセルトランジスタを形成するという方法を用いても
よい。また、この実施例では、周辺回路用のトランジス
タの形成過程に関しては省略してある。
In this embodiment, a tunnel oxide film is formed before the element isolation region is formed, and the polycrystalline silicon film 3 as a mask material at the time of etching back the trench filling material is used as a floating gate of a cell transistor. Although the steps have been described, a method of forming a cell transistor after forming an element isolation region as in the first embodiment may be used. Further, in this embodiment, a process of forming a transistor for a peripheral circuit is omitted.

【0068】この後、平坦化及び絶縁のためにCVDシ
リコン酸化膜10を500−1000nm堆積し、表面
をポリッシングまたは850℃程度の温度での再溶融に
より平坦化する。この時のC−C´間の工程断面図を図
22(a)に示す。この工程では平坦化及び絶縁のため
にCVDシリコン酸化膜の代わりにボロンを含んだ燐ガ
ラス(BPSG)を用いても良い。
Thereafter, a CVD silicon oxide film 10 is deposited to a thickness of 500 to 1000 nm for flattening and insulation, and the surface is flattened by polishing or remelting at a temperature of about 850 ° C. FIG. 22A is a sectional view showing a step taken along the line CC ′ at this time. In this step, a phosphorus glass (BPSG) containing boron may be used instead of the CVD silicon oxide film for planarization and insulation.

【0069】次に、CVDシリコン酸化膜の上にレジス
トを塗布し、フォトリソグラフィの技術によりコンタク
トホールを開孔する部分だけレジストを取り除く。そし
て、これをマスクにしてCVDシリコン酸化膜をエッチ
ングし、コンタクトホールを開孔する。(C−C´間の
断面図を図22(b)に示す。)このとき、素子分離領
域上にはCVDシリコン酸化膜のエッチングに対して耐
性のあるシリコン窒化物の膜が形成されているため、レ
ジストによるコンタクトパターンが素子分離領域上にま
で開孔されていたとしても、素子分離領域上のコンタク
トエッチングはシリコン窒化膜に至った時点で、もうそ
れ以上進まなくなる。従って、図22(b)に示される
ようにコンタクトホールは素子分離領域に対して自己整
合的に形成される。
Next, a resist is applied on the CVD silicon oxide film, and the resist is removed only by a photolithography technique at a portion where a contact hole is to be formed. Then, using this as a mask, the CVD silicon oxide film is etched to form a contact hole. (A cross-sectional view taken along the line CC ′ is shown in FIG. 22B.) At this time, a silicon nitride film having resistance to etching of the CVD silicon oxide film is formed on the element isolation region. Therefore, even if the contact pattern made of the resist is opened up to the element isolation region, the contact etching on the element isolation region does not proceed any further when the silicon nitride film is reached. Therefore, as shown in FIG. 22B, the contact holes are formed in a self-alignment manner with the element isolation region.

【0070】この後、レジストを剥離してから、Alを
スパッタリングして配線層を形成しパターニングすると
素子間の配線が完成し、さらにパッシベーション膜をこ
の上に形成し、パット開孔すると全工程が終了する。
(C−C´間の断面図は前出の図15と同様になる)。
Thereafter, after the resist is stripped off, Al is sputtered to form a wiring layer and patterning completes the wiring between the elements. Further, a passivation film is formed thereon, and a pad opening is performed. finish.
(The cross-sectional view taken along the line CC ′ is the same as FIG. 15 described above.)

【0071】以上、この実施例に示したように、本発明
を用いればコンタクトを素子分離領域に対して自己整合
的に形成することができる。また、コンタクト開孔のプ
ロセスで合わせずれが生じても、素子分離領域が窒化シ
リコン膜によって保護されているためコンタクトRIE
によって削られることは無く、トランジスタの拡散層と
基板の間の短絡不良は回避される。
As described above, as shown in this embodiment, by using the present invention, a contact can be formed in a self-aligned manner with respect to an element isolation region. Further, even if misalignment occurs in the process of opening the contact, the contact RIE is performed because the element isolation region is protected by the silicon nitride film.
And a short circuit between the diffusion layer of the transistor and the substrate is avoided.

【0072】本発明は前記実施例で説明したNAND型
EEPROMに限定されるものではなく、複数のメモリ
セルをユニットとしてこれらをマトリクス状に配列した
構成の半導体装置に特に有効である。
The present invention is not limited to the NAND type EEPROM described in the above embodiment, and is particularly effective for a semiconductor device having a configuration in which a plurality of memory cells are arranged as a unit and arranged in a matrix.

【0073】[0073]

【発明の効果】本発明によれば、コンタクトホールを素
子分離領域端あるいはトランジスタ拡散層に対して自己
整合的に形成することが可能となる。従って、従来問題
であったコンタクトと素子分離領域またはトランジスタ
の拡散層との合わせずれによるトランジスタ拡散層と基
板との間の短絡不良の問題は解決できる。
According to the present invention, it is possible to form a contact hole in a self-aligned manner with respect to an element isolation region end or a transistor diffusion layer. Therefore, the problem of the short-circuit failure between the transistor diffusion layer and the substrate due to misalignment between the contact and the element isolation region or the diffusion layer of the transistor, which was a conventional problem, can be solved.

【0074】また、コンタクト形成のエッチングに対す
るエッチング保護層を設けているため、コンタクト形成
のRIE時にRIEされる領域(レジスト開口部)を素
子分離領域上にまで広げることができる。従って、素子
と配線層の間の層間膜(シリコン酸化膜)の上端から素
子分離領域上のエッチング保護層までの間ではコンタク
トホールのサイズは実際のコンタクトのサイズより大き
くなり、コンタクトホールのアスペクト比も従来より小
さく抑えることができる。
Further, since the etching protection layer is provided for the etching for forming the contact, the region to be RIE (resist opening) at the time of RIE for forming the contact can be extended to the element isolation region. Therefore, the size of the contact hole is larger than the actual contact size from the upper end of the interlayer film (silicon oxide film) between the element and the wiring layer to the etching protection layer on the element isolation region, and the aspect ratio of the contact hole Can also be kept smaller than before.

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

【図1】 本発明にかかる実施例の平面図。FIG. 1 is a plan view of an embodiment according to the present invention.

【図2】 本発明にかかる実施例の工程断面図。FIG. 2 is a process sectional view of an embodiment according to the present invention.

【図3】 図2の続きを示す工程断面図。FIG. 3 is a process sectional view showing a continuation of FIG. 2;

【図4】 図3の続きを示す工程断面図。FIG. 4 is a process sectional view showing a continuation of FIG. 3;

【図5】 図4の続きを示す工程断面図。FIG. 5 is a process sectional view showing a continuation of FIG. 4;

【図6】 図5の続きを示す工程断面図。FIG. 6 is a process sectional view showing a continuation of FIG. 5;

【図7】 図6の続きを示す工程断面図。FIG. 7 is a process sectional view showing a continuation of FIG. 6;

【図8】 本発明にかかる他の実施例の平面図。FIG. 8 is a plan view of another embodiment according to the present invention.

【図9】 本発明にかかる他の実施例の工程断面図。FIG. 9 is a process sectional view of another embodiment according to the present invention.

【図10】 図9の続きを示す工程断面図。FIG. 10 is a process sectional view showing a continuation of FIG. 9;

【図11】 図10の続きを示す工程断面図。FIG. 11 is a process sectional view showing a continuation of FIG. 10;

【図12】 本発明にかかるさらに他の実施例の平面
図。
FIG. 12 is a plan view of still another embodiment according to the present invention.

【図13】 本発明にかかるさらに他の実施例の断面
図。
FIG. 13 is a sectional view of still another embodiment according to the present invention.

【図14】 図13の続きを示す工程断面図。FIG. 14 is a process sectional view showing a continuation of FIG. 13;

【図15】 図14の続きを示す工程断面図。FIG. 15 is a process sectional view showing a continuation of FIG. 14;

【図16】 本発明にかかるさらに他の実施例のセル部
の等価回路図。
FIG. 16 is an equivalent circuit diagram of a cell unit according to still another embodiment of the present invention.

【図17】 本発明にかかるさらに他の実施例の断面
図。
FIG. 17 is a sectional view of still another embodiment according to the present invention.

【図18】 図17の続きを示す工程断面図。FIG. 18 is a process sectional view showing a continuation of FIG. 17;

【図19】 図18の続きを示す工程断面図。FIG. 19 is a process sectional view showing a continuation of FIG. 18;

【図20】 図19の続きを示す工程断面図。FIG. 20 is a process sectional view showing a continuation of FIG. 19;

【図21】 図20の続きを示す工程断面図。FIG. 21 is a process sectional view showing a continuation of FIG. 20;

【図22】 図21の続きを示す工程断面図。FIG. 22 is a process sectional view showing a continuation of FIG. 21;

【図23】 従来の例の平面図。FIG. 23 is a plan view of a conventional example.

【図24】 従来の例の工程断面図。FIG. 24 is a process sectional view of a conventional example.

【図25】 図24の続きを示す工程断面図。FIG. 25 is a process sectional view showing a continuation of FIG. 24;

【図26】 図25の続きを示す工程断面図。FIG. 26 is a process sectional view showing a continuation of FIG. 25;

【図27】 図26の続きを示す工程断面図。FIG. 27 is a process sectional view showing a continuation of FIG. 26;

【図28】 図27の続きを示す工程断面図。FIG. 28 is a process sectional view showing a continuation of FIG. 27;

【図29】 従来の例に於ける他の不良の例を示す工程
断面図。
FIG. 29 is a process sectional view showing another example of a defect in the conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体基板 2…バッファ酸化膜 3…多結晶シリコン酸化膜 4…CVDシリコン酸化膜 6…素子分離のための溝(トレンチ) 7…CVDシリコン酸化膜 8…窒化シリコン膜 9…多結晶シリコン膜(トランジスタのゲート) 10…層間絶縁用のCVDシリコン酸化膜 11…配線用AI膜 20…選択ゲートのゲート酸化膜 21…トンネル酸化膜 22…浮遊ゲートと制御ゲート間の絶縁膜(ONO膜) 23…選択ゲート(3と24を合わせたもの) 24…制御ゲート(多結晶シリコン) 30…レジスト 40…トレンチ内壁保護用酸化膜 51…素子領域 52…素子分離領域(トレンチ) 53…コンタクト 54…素子分離領域(LOCOS) 60…LOCOS 61…ゲート酸化膜 62…窒化シリコン 63…トランジスタ拡散層 64…層間絶縁用のCVDシリコン酸化膜 65…レジスト DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate 2 ... Buffer oxide film 3 ... Polycrystalline silicon oxide film 4 ... CVD silicon oxide film 6 ... Groove (trench) for element isolation 7 ... CVD silicon oxide film 8 ... Silicon nitride film 9 ... Polycrystalline silicon film (Gate of transistor) 10: CVD silicon oxide film for interlayer insulation 11: AI film for wiring 20: Gate oxide film of selection gate 21: Tunnel oxide film 22: Insulating film (ONO film) between floating gate and control gate 23 ... Selection gate (combined 3 and 24) 24. Control gate (polycrystalline silicon) 30. Resist 40. Trench inner wall protection oxide film 51. Element region 52. Element isolation region (trench) 53. Contact 54. Element Isolation region (LOCOS) 60 LOCOS 61 Gate oxide film 62 Silicon nitride 63 Transistor diffusion layer 64 CVD silicon oxide film for interlayer insulation 65 ... Resist

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−126266(JP,A) 特開 平2−105552(JP,A) 特開 平4−177724(JP,A) 特開 平2−15650(JP,A) 特開 平5−74927(JP,A) 特開 昭62−190847(JP,A) 特開 平3−142933(JP,A) 特開 平3−285344(JP,A) 特開 昭59−55033(JP,A) 特開 昭61−107739(JP,A) 特開 平5−299497(JP,A) 特開 平1−125975(JP,A) 特開 平5−36710(JP,A) 特開 平2−239671(JP,A) 特開 平5−190861(JP,A) 実開 平2−8032(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/76 H01L 21/28 H01L 21/768 Continuation of the front page (56) References JP-A-3-126266 (JP, A) JP-A-2-105552 (JP, A) JP-A-4-177724 (JP, A) JP-A-2-15650 (JP) JP-A-5-74927 (JP, A) JP-A-62-190847 (JP, A) JP-A-3-142933 (JP, A) JP-A-3-285344 (JP, A) 59-55033 (JP, A) JP-A-61-107739 (JP, A) JP-A-5-299497 (JP, A) JP-A-1-125975 (JP, A) JP-A-5-36710 (JP, A) A) JP-A-2-239671 (JP, A) JP-A-5-190861 (JP, A) JP-A-2-8032 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) ) H01L 21/76 H01L 21/28 H01L 21/768

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板上にパターニングされた第一
の絶縁膜をマスクにして半導体基板に溝を形成する工程
と、 前記第一の絶縁膜の上面よりも低い高さまで前記溝を第
二の絶縁膜で埋め込む工程と、 前記第二の絶縁膜上に前記第一の絶縁膜の上面と同じ高
さまで窒化シリコン膜を形成する工程と、 前記第一の絶縁膜を除去し、全面にシリコン酸化膜を形
成する工程と、 前記溝で囲まれた素子領域上の前記シリコン酸化膜を除
去し前記窒化シリコン膜に対して自己整合的にコンタク
トを開口する工程とを具備したことを特徴とする半導体
装置の製造方法。
1. A step of forming a groove in a semiconductor substrate using a first insulating film patterned on a semiconductor substrate as a mask, and forming the groove to a height lower than an upper surface of the first insulating film. Embedding with an insulating film; forming a silicon nitride film on the second insulating film to the same height as the upper surface of the first insulating film; removing the first insulating film; Forming a film, and removing a silicon oxide film on an element region surrounded by the trench and opening a contact in a self-aligned manner with respect to the silicon nitride film. Device manufacturing method.
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