JP5400378B2 - 半導体装置と半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
て、活性領域が画定される。素子分離溝表面を熱酸化した後、高密度プラズマ(HDP)CVD等により酸化シリコン膜で素子分離溝を埋め戻す。化学機械研磨(CMP)により窒化シリコン膜上の酸化シリコン膜を除去する。ここで、窒化シリコン膜はCMP用ストッパとして機能する。CMP後のウエハ表面は平坦化されている。露出された窒化シリコン膜を熱燐酸で除去し、バッファ酸化シリコン膜を希フッ酸でエッチングして除去し、活性領域表面を露出する。
メモリセル領域とロジック回路領域とを有する半導体基板と、
前記半導体基板に形成された素子分離溝と該素子分離溝を埋め込む絶縁膜で形成され、前記メモリセル領域と前記ロジック回路領域の複数の活性領域を画定するSTI素子分離領域と、
前記メモリセル領域の活性領域上から周囲のSTI素子分離領域にかけて形成され、第1の高さを有し、フローティングゲート、ゲート間絶縁膜及びコントロールゲートを有する不揮発性メモリのゲート電極と、
前記ロジック回路領域の活性領域上から周囲のSTI素子分離領域にかけて形成され、前記第1の高さより低い第2の高さを有するMOSトランジスタのゲート電極と、
前記メモリセル領域と前記ロジック回路領域との間の前記STI素子分離領域に形成された段差と、
を有し、前記メモリセル領域のSTI素子分離領域の表面は前記ロジック回路領域のSTI素子分離領域の表面より低く、前記メモリセル領域のSTI素子分離領域の表面高さと活性領域の表面高さとが等しく、前記フローティングゲートの前記段差側にある端は前記段差よりも前記メモリセル領域の前記活性領域に近い位置の前記STI素子分離領域上に位置する半導体装置
が提供される。
(a)メモリセル領域とロジック回路領域とを有する半導体基板に複数の活性領域を画定するSTI素子分離領域形状の開口を有するマスク絶縁膜パターンを形成する工程と、
(b)前記マスク絶縁膜パターンをエッチングマスクとして半導体基板をエッチングし、複数の活性領域を画定する素子分離溝を形成する工程と、
(c)前記素子分離溝を埋め込んで素子分離材料膜を堆積する工程と、
(d)前記素子分離材料膜を化学機械研磨してSTI素子分離領域を形成すると共に、前記マスク絶縁膜パターンを露出する工程と、
(e)前記工程(d)の後、前記ロジック回路領域を覆うレジストパターンを形成し、前記メモリセル領域の前記STI素子分離領域をエッチングして、前記活性領域上の厚さの一部を除去して、前記メモリセル領域と前記ロジック回路領域との間の前記STI素子分離領域に段差を形成する工程と、
(l)前記レジストパターンを用いて、前記メモリセル領域に閾値制御用のイオン注入を行なう工程と、
(f)前記工程(e)、(l)の後、前記マスク絶縁膜パターンを除去する工程と、
(g)前記工程(f)の後、前記メモリセル領域の活性領域上からその周囲の前記STI素子分離領域上に延在し、フローティングゲートを有し、第1の高さを有する第1の構造物を形成する工程と、
(h)前記工程(f)の後、前記ロジック回路領域の活性領域上からその周囲の前記STI素子分離領域上に延在する、第1の高さより低い第2の高さを有する第2の構造物を形成する工程と、
を含み、
(i)前記工程(g)の前に、前記複数の活性領域上にメモリセル用のゲート絶縁膜を形成する工程と、
(j)前記ロジック回路領域の前記メモリセル用のゲート絶縁膜を除去する工程と、
(k)前記工程(j)の後であって前記工程(h)の前に、前記ロジック回路領域の活性領域上にMOSトランジスタ用のゲート絶縁膜を形成する工程と、を有し、
前記メモリセル領域のSTI素子分離領域の表面高さと活性領域の表面高さとが等しく、前記フローティングゲートの前記段差側にある端は前記段差よりも前記メモリセル領域の前記活性領域に近い位置の前記STI素子分離領域上に位置する半導体装置の製造方法
が提供される。
出したトンネル酸化シリコン膜6をエッチングして除去する。このエッチング工程により、フラッシュメモリ領域以外のSTIはエッチングされて、その表面が低くなる。その後、レジストパターンRP42は除去する。
酸化シリコン膜4表面からCMPを行って窒化シリコン膜3表面レベル上の酸化シリコン膜4を除去する。
いて窒化シリコン膜3、酸化シリコン膜2をパターニングし、窒化シリコン膜3をエッチングマスクとして、シリコン基板をエッチングして素子分離溝を形成する。HDPCVDで酸化シリコン膜4を堆積し、素子分離溝を埋め込む。酸化シリコン膜4表面からCMPを行って窒化シリコン膜3表面レベル上の酸化シリコン膜4を除去する。
40nm分エッチングして除去する。メモリ領域のSTI酸化シリコン膜22の表面が下がり、段差20が形成される。
して厚さ15nm程度のONO膜(酸化シリコン膜/窒化シリコン膜/酸化シリコン膜)60を形成する。
。その後、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜100を除去する。
cell)形成領域の窒化シリコン膜110、ポリシリコン膜108、ONO膜60及びフローティングゲート58をパターニングし、フラッシュメモリセル(Flash cell)のゲート電極112を形成する。
イオン注入を行うことにより形成する。
Claims (10)
- メモリセル領域とロジック回路領域とを有する半導体基板と、
前記半導体基板に形成された素子分離溝と該素子分離溝を埋め込む絶縁膜で形成され、前記メモリセル領域と前記ロジック回路領域の複数の活性領域を画定するSTI素子分離領域と、
前記メモリセル領域の活性領域上から周囲のSTI素子分離領域にかけて形成され、第1の高さを有し、フローティングゲート、ゲート間絶縁膜及びコントロールゲートを有する不揮発性メモリのゲート電極と、
前記ロジック回路領域の活性領域上から周囲のSTI素子分離領域にかけて形成され、前記第1の高さより低い第2の高さを有するMOSトランジスタのゲート電極と、
前記メモリセル領域と前記ロジック回路領域との間の前記STI素子分離領域に形成された段差と、
を有し、前記メモリセル領域のSTI素子分離領域の表面は前記ロジック回路領域のSTI素子分離領域の表面より低く、前記メモリセル領域のSTI素子分離領域の表面高さと活性領域の表面高さとが等しく、前記フローティングゲートの前記段差側にある端は前記段差よりも前記メモリセル領域の前記活性領域に近い位置の前記STI素子分離領域上に位置する半導体装置。 - 前記複数の活性領域表面に形成された、厚さの異なるゲート絶縁膜と、
前記各活性領域との境界の前記STI素子分離領域に形成された凹部と、
を有する請求項1記載の半導体装置。 - 前記段差を覆い、前記フローティングゲートと同一材料で形成されたダミーフローティングゲートを有する請求項2記載の半導体装置。
- 前記ダミーフローティングゲート上に部分的に形成され、前記ゲート間絶縁膜と同一材料で形成されたダミーゲート間絶縁膜と、前記ダミーゲート間絶縁膜と前記ダミーフローティングゲートの上に形成され、前記コントロールゲートと同一材料で形成されたダミーコントロールゲートを有する請求項3記載の半導体装置。
- (a)メモリセル領域とロジック回路領域とを有する半導体基板に複数の活性領域を画定するSTI素子分離領域形状の開口を有するマスク絶縁膜パターンを形成する工程と、
(b)前記マスク絶縁膜パターンをエッチングマスクとして半導体基板をエッチングし、複数の活性領域を画定する素子分離溝を形成する工程と、
(c)前記素子分離溝を埋め込んで素子分離材料膜を堆積する工程と、
(d)前記素子分離材料膜を化学機械研磨してSTI素子分離領域を形成すると共に、前記マスク絶縁膜パターンを露出する工程と、
(e)前記工程(d)の後、前記ロジック回路領域を覆うレジストパターンを形成し、前記メモリセル領域の前記STI素子分離領域をエッチングして、前記活性領域上の厚さの一部を除去して、前記メモリセル領域と前記ロジック回路領域との間の前記STI素子分離領域に段差を形成する工程と、
(l)前記レジストパターンを用いて、前記メモリセル領域に閾値制御用のイオン注入を行なう工程と、
(f)前記工程(e)、(l)の後、前記マスク絶縁膜パターンを除去する工程と、
(g)前記工程(f)の後、前記メモリセル領域の活性領域上からその周囲の前記STI素子分離領域上に延在し、フローティングゲートを有し、第1の高さを有する第1の構造物を形成する工程と、
(h)前記工程(f)の後、前記ロジック回路領域の活性領域上からその周囲の前記STI素子分離領域上に延在する、第1の高さより低い第2の高さを有する第2の構造物を形成する工程と、
を含み、
(i)前記工程(g)の前に、前記複数の活性領域上にメモリセル用のゲート絶縁膜を形成する工程と、
(j)前記ロジック回路領域の前記メモリセル用のゲート絶縁膜を除去する工程と、
(k)前記工程(j)の後であって前記工程(h)の前に、前記ロジック回路領域の活性領域上にMOSトランジスタ用のゲート絶縁膜を形成する工程と、を有し、
前記メモリセル領域のSTI素子分離領域の表面高さと活性領域の表面高さとが等しく、前記フローティングゲートの前記段差側にある端は前記段差よりも前記メモリセル領域の前記活性領域に近い位置の前記STI素子分離領域上に位置する半導体装置の製造方法。 - 前記工程(g)と(h)が層数の異なる導電体を形成する請求項5記載の半導体装置の製造方法。
- 前記工程(g)が、
(g−1)前記メモリセル用ゲート絶縁膜を覆って、フローティングゲート層を形成する工程と、
(g−2)前記フローティングゲート層のゲート幅方向のパターニングを行う工程と、
(g−3)前記ゲート幅方向をパターニングされたフローティングゲート層を覆って、半導体基板上にゲート間絶縁膜を形成する工程と、
(g−4)前記ゲート間絶縁膜をパターニングする工程と、
(g−5)前記パターニングされたゲート間絶縁膜を覆って基板上にゲート電極層を形成する工程と、
(g−6)前記ゲート電極層をパターニングし、さらにゲート長方向で前記ゲート間絶縁膜、前記フローティングゲート層をパターニングする工程と、
を含む請求項5記載の半導体装置の製造方法。 - 前記工程(h)が、
(h−1)前記工程(g−5)と共に、前記第2の領域で前記MOSトランジスタ用ゲート絶縁膜上にゲート電極層を形成する工程と、
(h−2)前記第2の領域で前記ゲート電極層をパターニングする工程と、
を含む請求項7記載の半導体装置の製造方法。 - 前記工程(e)が前記STI素子分離領域に段差を形成し、前記工程(g−2)が、前記STI素子分離領域の段差上にダミーフローティングゲートを残す請求項7記載の半導体装置の製造方法。
- 前記工程(g−4)が前記ダミーフローティングゲートの一部表面上にダミーゲート間絶縁膜を残し、前記工程(g−6)が前記ダミーフローティングゲート、前記ダミーゲート間絶縁膜の上にダミーゲートを残す請求項9記載の半導体装置の製造方法。
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