JP5987486B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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以下に説明する実施形態は、半導体装置の製造方法に関する。 Embodiments described below relate to a method for manufacturing a semiconductor device.
いわゆる高電圧MOSトランジスタでは、特にチャネル領域のドレイン端近傍において大きな電界集中が発生しやすいため、ゲート絶縁膜のドレイン端における耐圧が重要である。 In a so-called high voltage MOS transistor, a large electric field concentration is likely to occur particularly in the vicinity of the drain end of the channel region. Therefore, the breakdown voltage at the drain end of the gate insulating film is important.
このような高電圧MOSトランジスタとして、ドレイン端近傍における耐圧を向上させるために、ドレイン領域をゲート電極から大きく離間させ、その間にドリフト領域を形成した、いわゆるLDMOS(Laterally Diffused MOS)構造が使われている。 As such a high voltage MOS transistor, a so-called LDMOS (Laterally Diffused MOS) structure is used in which the drain region is greatly separated from the gate electrode and a drift region is formed between them in order to improve the breakdown voltage in the vicinity of the drain end. Yes.
このようなLDMOS構造のMOSトランジスタ(以下LDMOSトランジスタと記す)でも、他の論理素子やフラッシュメモリとともに、半導体基板上に集積回路のかたちに集積化することが望まれている。 It is desired that such an MOS transistor having an LDMOS structure (hereinafter referred to as an LDMOS transistor) be integrated on a semiconductor substrate in the form of an integrated circuit together with other logic elements and flash memories.
論理素子やフラッシュメモリでは、素子面積を低減するため、素子分離領域としていわゆるSTI(シャロートレンチアイソレーション)構造が一般的に使われている。STI構造の素子分離領域では半導体基板中に論理素子やフラッシュメモリの素子領域を囲んで素子分離溝を形成し、素子分離溝中にシリコン酸化膜などの絶縁膜を素子分離絶縁膜として形成することにより、所望の素子分離を実現している。 In a logic element or flash memory, a so-called STI (shallow trench isolation) structure is generally used as an element isolation region in order to reduce the element area. In the element isolation region of the STI structure, an element isolation groove is formed in the semiconductor substrate so as to surround the element region of the logic element or the flash memory, and an insulating film such as a silicon oxide film is formed as the element isolation insulating film in the element isolation groove. Thus, desired element isolation is realized.
一方、LDMOSトランジスタなどの高電圧トランジスタでは耐圧を向上させるため、チャネル領域のドレイン側端とドレイン領域との間に、ゲート絶縁膜に連続してシリコン酸化膜などにより、素子分離領域と同様なフィールド酸化膜を形成し、ゲート電極のドレイン側端をかかるフィールド酸化膜上に延在させることにより、ゲート絶縁膜の膜厚をゲート電極のドレイン側端で実質的に増大させる構造が使われている。このようなフィールド酸化膜を形成したLDMOSトランジスタでは、ソース領域から放出されゲート電極直下においてチャネル領域を通過したキャリアはさらに前記フィールド酸化膜の下を通過した後、前記ドレイン領域に到達する。従来、LDMOSトランジスタのフィールド酸化膜としては、LOCOS(Local Oxidation of Silicon)プロセスにより形成されたシリコン酸化膜が広く使われている。 On the other hand, in a high voltage transistor such as an LDMOS transistor, in order to improve the breakdown voltage, a field similar to that in the element isolation region is formed between the drain side end of the channel region and the drain region by a silicon oxide film continuously with the gate insulating film. A structure is used in which the thickness of the gate insulating film is substantially increased at the drain side end of the gate electrode by forming an oxide film and extending the drain side end of the gate electrode on the field oxide film. . In an LDMOS transistor having such a field oxide film formed, carriers emitted from the source region and passed through the channel region immediately below the gate electrode further pass under the field oxide film and then reach the drain region. Conventionally, a silicon oxide film formed by a LOCOS (Local Oxidation of Silicon) process has been widely used as a field oxide film of an LDMOS transistor.
LDMOSトランジスタを他の論理素子やフラッシュメモリとともに共通の半導体基板上に集積する場合、前記フィールド酸化膜を論理素子やフラッシュメモリの素子分離領域と同時にSTI構造のかたちに形成することが考えられる。しかしこの場合、キャリアはLDMOSトランジスタのドレイン端から深いSTI構造の下を通ってドレイン領域に達するため、キャリアの経路が長くなってしまう問題が生じる。またこれに伴い、素子のオン抵抗が増大してしまう問題が生じる。 When the LDMOS transistor is integrated on a common semiconductor substrate together with other logic elements and flash memory, it is conceivable that the field oxide film is formed in the STI structure simultaneously with the element isolation region of the logic element and flash memory. However, in this case, since carriers reach the drain region from the drain end of the LDMOS transistor through the deep STI structure, there arises a problem that the carrier path becomes long. Further, this causes a problem that the on-resistance of the element increases.
一方、LDMOSトランジスタのフィールド酸化膜としてSTI構造を使う場合に、オン抵抗が増大しないように、LOCOS構造の絶縁膜に対応して素子分離溝の深さを浅く形成し、フィールド酸化膜となるSTI構造の深さを浅くすることも考えられよう。しかし、このような構成では、他の半導体素子の素子分離領域をSTI構造に形成するプロセスとは別に、LDMOSトランジスタのフィールド酸化膜をより浅いSTI構造に形成するプロセスを実行する必要があり、半導体装置の製造工程が複雑になり、また製造費用が増大してしまう問題が生じる。また、このように素子分離溝の深さを浅くした場合、所望の素子分離効果を得るためには素子分離領域の幅を増加させる必要があり、結局のところ、素子分離領域の面積が増大してしまう問題も生じてしまう。 On the other hand, when the STI structure is used as the field oxide film of the LDMOS transistor, the element isolation trench is formed to have a shallow depth corresponding to the insulating film of the LOCOS structure so as not to increase the on-resistance, thereby forming the field oxide film. It may be possible to reduce the depth of the structure. However, in such a configuration, it is necessary to execute a process of forming the field oxide film of the LDMOS transistor in a shallower STI structure separately from the process of forming the element isolation region of another semiconductor element in the STI structure. There arises a problem that the manufacturing process of the apparatus becomes complicated and the manufacturing cost increases. In addition, when the depth of the element isolation trench is reduced in this way, it is necessary to increase the width of the element isolation region in order to obtain a desired element isolation effect. As a result, the area of the element isolation region increases. It will cause problems.
さらに論理素子やフラッシュメモリの素子分離領域にSTI構造を使い、LDMOSトランジスタについてのみLOCOS膜を使った場合には、STI構造の素子分離領域を形成した上に、さらにLOCOS構造の絶縁膜を形成する必要があり、工程数が増加し、半導体装置の製造費用が増大してしまう問題が避けられない。 Further, when the STI structure is used for the element isolation region of the logic element or the flash memory and the LOCOS film is used only for the LDMOS transistor, the STI structure isolation region is formed, and further, the LOCOS structure insulating film is formed. Therefore, there is an unavoidable problem that the number of processes increases and the manufacturing cost of the semiconductor device increases.
一の側面によれば半導体装置の製造方法は、半導体基板にSTI構造の第1の素子分離領域を形成し、前記第1の素子分離領域により第1の基板領域において第1の素子領域を画成する工程と、前記第1の素子領域に、第1の酸化膜パタ―ンと第1の窒化膜パタ―ンと第2の酸化膜パタ―ンとを順次積層した積層パタ―ンを含む不揮発性半導体メモリ素子を第1の半導体素子として形成する工程と、前記半導体基板の第2の基板領域に含まれる第2の素子領域に、第3の酸化膜パタ―ンを含む第2の半導体素子を形成する工程と、を含み、前記第1の半導体素子を形成する工程は、前記第1の基板領域および前記第2の基板領域を覆うように第1の酸化膜および窒化膜を順次形成する工程と、前記第1の酸化膜および前記窒化膜を、前記第1の素子領域を覆ったまま、前記第2の素子領域においてパターニングし、前記第2の素子領域において前記第1の酸化膜および前記窒化膜の積層よりなるマスクパタ―ンを形成する工程と、前記窒化膜の表面を酸化することにより、前記第1の素子領域において前記窒化膜上に第2の酸化膜を形成する酸化工程と、前記第1の素子領域において前記第1の酸化膜と前記窒化膜と前記第2の酸化膜と順次積層した積層膜をパターニングすることにより、前記第1の酸化膜パタ―ンと前記第1の窒化膜パタ―ンと前記第2の酸化膜パタ―ンを順次積層した前記積層パタ―ンを形成する工程と、を含み、前記第2の半導体素子を形成する工程は、前記第2の基板領域において前記マスクパタ―ンをマスクに前記半導体基板の表面を熱酸化することにより前記第3の酸化膜パタ―ンを形成する酸化工程を含み、前記第2の酸化膜を形成する熱酸化工程と前記第3の酸化膜パタ―ンを形成する酸化工程とは同時に実行される。
According to one aspect, a method of manufacturing a semiconductor device includes forming a first element isolation region having an STI structure on a semiconductor substrate, and defining the first element region in the first substrate region by the first element isolation region. And a stacked pattern in which a first oxide film pattern, a first nitride film pattern, and a second oxide film pattern are sequentially stacked in the first element region. Forming a non-volatile semiconductor memory element as a first semiconductor element; and a second semiconductor including a third oxide film pattern in a second element region included in a second substrate region of the semiconductor substrate Forming the first semiconductor element, the first oxide film and the nitride film are sequentially formed so as to cover the first substrate region and the second substrate region. The first oxide film and the nitride film in the first step. Patterning in the second element region while covering the element region, and forming a mask pattern comprising a stack of the first oxide film and the nitride film in the second element region; Oxidizing the surface of the first element region to form a second oxide film on the nitride film in the first element region; and the first oxide film and the nitride film in the first element region; The first oxide film pattern, the first nitride film pattern, and the second oxide film pattern are sequentially laminated by patterning the laminated film sequentially laminated with the second oxide film. Forming the laminated pattern, wherein the step of forming the second semiconductor element thermally oxidizes the surface of the semiconductor substrate in the second substrate region using the mask pattern as a mask. Especially An oxidation process for forming the third oxide film pattern, and the thermal oxidation process for forming the second oxide film and the oxidation process for forming the third oxide film pattern are performed simultaneously. The
本実施形態によれば、第1の半導体素子の素子分離をSTI構造の素子分離領域によりおこないつつ、第2の半導体素子にLOCOSプロセスによりフィールド酸化膜を、工程数を増やすことなく形成することが可能となる。 According to this embodiment, it is possible to form the field oxide film on the second semiconductor element by the LOCOS process without increasing the number of steps while performing the element isolation of the first semiconductor element by the element isolation region having the STI structure. It becomes possible.
[第1の実施形態]
以下、第1の実施形態による半導体装置の製造方法を、図1〜図24の工程断面図を参照しながら説明する。
[First Embodiment]
The semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment will be described below with reference to the process cross-sectional views of FIGS.
図1を参照するに、例えばp−型のシリコン基板21上には基板領域21A,21B,21Cが定義されており、後で説明するように前記基板領域21AにはnチャネルMOSトランジスタおよびpチャネルMOSトランジスタよりなる高速論理素子のための素子領域が、また基板領域21Bには不揮発性メモリ素子であるフラッシュメモリのための素子領域が、さらに基板領域21Cには高耐圧MOSトランジスタであるLDMOSトランジスタのための素子領域が形成される。図1の工程では、前記シリコン基板21上に前記基板領域21A〜21Cにわたり、シリコン熱酸化膜よりなり膜厚が3nm〜30nm、例えば15nmのパッド酸化膜121Opと、シリコン窒化膜よりなり膜厚が50nm〜200nm、例えば150nmのマスク膜121Nが順次形成されている。
Referring to FIG. 1, for example,
以下の実施形態の説明では便宜上、前記高速論理素子は1.8Vの電源電圧で動作し、フラッシュメモリは5Vの電源電圧で動作し、LDMOSトランジスタは42Vの電源電圧で動作するものとするが、本実施形態がこれら特定の電源電圧で動作する素子に限定されるものではないことは明らかである。 In the following description of the embodiment, for the sake of convenience, the high-speed logic element operates with a power supply voltage of 1.8V, the flash memory operates with a power supply voltage of 5V, and the LDMOS transistor operates with a power supply voltage of 42V. Obviously, the present embodiment is not limited to elements operating at these specific power supply voltages.
次に図2の工程において前記マスク膜121Nおよびパッド酸化膜121Opは図示を省略したフォトリソグラフィプロセスによりパターニングされ、前記基板領域21A,21Bに、素子分離領域に対応した開口部121Apが形成される。
Next, in the step of FIG. 2, the
次に図3の工程において前記マスク膜121Nをエッチングマスクとして前記シリコン酸化膜121Opがパターニングされ、さらに前記マスク膜121Nをマスクに前記シリコン基板21をドライエッチングすることにより、前記シリコン基板21中に前記開口部121Apに対応して深さが150nm〜500nm、例えば330nmの素子分離溝21Tが形成される。
Next, in the step of FIG. 3, the silicon oxide film 121O is patterned using the
次に図4の工程において前記シリコン基板21上に前記マスク膜121Nを覆って、かつ前記素子分離溝21Tを充填するようにシリコン酸化膜121Oxが例えばCVD法や高密度プラズマCVD法により堆積され、さらに図5の工程において前記シリコン酸化膜121Oxが前記マスク膜121Nを研磨ストッパとした化学機械研磨(CMP)により研磨され除去される。さらに前記マスク膜121Nおよびパッド酸化膜121Op、および前記シリコン酸化膜121Oxの基板21表面から上方への突出部をウェットエッチングなどにより除去することにより、前記基板領域21A,21BにSTI(シャロートレンチアイソレーション)構造の素子分離領域21Iが形成されたシリコン基板21が得られる。前記STI構造の素子分離領域21Iは、前記基板領域21Aにおいては高速論理素子を構成するnチャネルMOSトランジスタおよびpチャネルMOSトランジスタの素子領域21N,21Pをそれぞれ画成し、前記基板領域21Bにおいてはフラッシュメモリの素子領域21Fを画成する。
Next, in the step of FIG. 4, a silicon oxide film 121Ox is deposited on the
次に図7の工程において前記シリコン基板21の表面を熱酸化し、厚さが3nm〜30nm、例えば10nmの犠牲酸化膜21Osを形成し、図8の工程において前記基板領域21Aを図示しないレジスト膜で覆い、前記シリコン基板21中に前記犠牲酸化膜21Osを介してp型不純物元素およびn型不純物元素をそれぞれのイオン注入工程によりイオン注入し、前記基板領域21Bにおいては深いn型ウェル21DNWおよび浅いp型ウェル21PWを、また前記基板領域21CにおいてはLDMOSトランジスタのドリフト領域となる深いn−型ウェル21Drとp型ボディ領域となるより浅いp型ウェル21Bdyを形成する。
Next, in the step of FIG. 7, the surface of the
前記深いn型ウェル21DNWはリンイオン(P+)を1MeV〜3MeV、例えば2MeVの加速電圧下、1×1012cm-2〜4×1013cm-2、例えば2.0×1013cm-2のドーズ量で、また例えば0°のツイスト角でイオン注入することにより形成できる。一方、前記浅いp型ウェル21PWはボロンイオン(B+)を200keV〜500keV、例えば420keVの加速電圧下、1×1013cm-2〜4×1013cm-2、例えば2×1013cm-2のドーズ量で、また例えば0°のツイスト角でイオン注入することにより形成できる。 The deep n-type well 21DNW has phosphorus ions (P + ) under an acceleration voltage of 1 MeV to 3 MeV, for example 2 MeV, 1 × 10 12 cm −2 to 4 × 10 13 cm −2 , for example 2.0 × 10 13 cm −2. For example, it can be formed by ion implantation with a dose amount of 0 ° and a twist angle of 0 °. On the other hand, the shallow p-type well 21PW is boron ion (B + ) under an acceleration voltage of 200 keV to 500 keV, for example 420 keV, 1 × 10 13 cm −2 to 4 × 10 13 cm −2 , for example 2 × 10 13 cm −. It can be formed by ion implantation with a dose amount of 2 and a twist angle of 0 °, for example.
さらに前記ドリフト領域21DrはP+を最初は1MeV〜3MeV、例えば2MeVの加速電圧下、1×1012cm-2〜5×1012cm-2、例えば2.5×1012cm-2のドーズ量で、次いで150keV〜800keV、例えば500keVの加速電圧下、5×1011cm-2〜5×1012cm-2、例えば1.5×1012cm-2のドーズ量で、また例えば7°のツイスト角で4方向からイオン注入することにより形成できる。 Further, the drift region 21Dr has a P + dose of 1 × 10 12 cm −2 to 5 × 10 12 cm −2 , for example, 2.5 × 10 12 cm −2 at an acceleration voltage of 1 MeV to 3 MeV, for example 2 MeV. And then at an acceleration voltage of 150 keV to 800 keV, for example 500 keV, at a dose of 5 × 10 11 cm −2 to 5 × 10 12 cm −2 , for example 1.5 × 10 12 cm −2 and for example 7 ° It can be formed by ion implantation from four directions with a twist angle of.
さらに前記ボディ領域21Bdyは、B+を最初は300keV〜600keV、例えば420keVの加速電圧下、5×1012cm-2〜3×1013cm-2、例えば1.2×1013cm-2のドーズ量で、次いで100keV〜250keV、例えば150keVの加速電圧下、1×1012cm-2〜1×1013cm-2、例えば5.0×1012cm-2のドーズ量で、また例えば7°のツイスト角で4方向からイオン注入することにより形成できる。 Further, the body region 21Bdy has a B + of 300 × 600 to 600 × 10 keV, for example, under an acceleration voltage of 420 × 5V, for example, 5 × 10 12 cm −2 to 3 × 10 13 cm −2 , for example 1.2 × 10 13 cm −2 . With a dose, then under an acceleration voltage of 100 keV to 250 keV, for example 150 keV, with a dose of 1 × 10 12 cm −2 to 1 × 10 13 cm −2 , for example 5.0 × 10 12 cm −2 , for example 7 It can be formed by ion implantation from four directions with a twist angle of °.
なお上記のイオン注入において、注入の順序は適宜変更してもよい。 In the above ion implantation, the order of implantation may be changed as appropriate.
次に図9の工程で前記犠牲酸化膜21Osを除去して新鮮なシリコン基板21の表面を露出させ、図10の工程において前記シリコン基板21の上面を熱酸化することにより、前記基板領域21Bに形成されるフラッシュメモリのトンネル絶縁膜となるシリコン酸化膜22Tを、5nm〜30nm,例えば10nmの膜厚に形成する。図10の状態では前記シリコン酸化膜22Tは前記基板領域21A〜21Cを連続的に覆って形成されている。
Next, the sacrificial oxide film 21Os is removed in the step of FIG. 9 to expose the surface of the
次に図11の工程において前記シリコン酸化膜22T上にポリシリコン膜23Flを、前記第1〜第3の基板領域にわたり連続的に形成し、さらに図12の工程において前記ポリシリコン膜23Flおよびその下のシリコン酸化膜22Tをパターニングし、前記基板領域21Aおよび21Cから除去する。これにより、前記基板領域21Bにのみ、前記シリコン酸化膜22Tと前記ポリシリコン膜23Flを積層した構造が残される。図示の例では図12の工程において前記基板領域21Aおよび21Cにおいてはシリコン基板21の表面が露出されているが、これらの領域において前記シリコン酸化膜22Tを残してもよい。なお本実施形態では前記ポリシリコン膜23Flとして、リン(P)を例えば6×1019cm-3の濃度で含むポリシリコン膜を形成している。ただし前記ポリシリコン膜23Flは異なった不純物元素あるいは異なった濃度でドープされていてもよく、また非ドープのポリシリコン膜であってもよい。また前記ポリシリコン膜23Flの代わりにアモルファスシリコン膜を使うことも可能である。
Next, in the step of FIG. 11, a polysilicon film 23Fl is continuously formed on the
次に図13の工程において前記12の構造上にシリコン酸化膜24とシリコン窒化膜25を、前記シリコン酸化膜24とシリコン窒化膜25が前記基板領域21A〜21Cを、それぞれ層で3nm〜15nmおよび5nm〜20nmの膜厚、例えばそれぞれ6nmおよび8nmの膜厚で連続して覆うように形成する。前記基板領域21Aおよび21Cにおいては前記シリコン酸化膜24とシリコン窒化膜25は前記シリコン基板21の表面を直接に、あるいは前記シリコン酸化膜22Tを介して覆っているが、前記基板領域21Bにおいては前記ポリシリコン膜23Flを覆っていることに注意すべきである。なお前記図13の工程においてシリコン酸化膜24およびシリコン窒化膜25は典型的には熱CVD法により形成される。
Next, in the step of FIG. 13, the
次に本実施形態では図14の工程において前記シリコン窒化膜25が基板領域21Cにおいてパターニングされ、前記シリコン窒化膜25中に、前記基板領域21Cに形成されるLDMOSトランジスタのフィールド酸化膜に対応した開口部25Aと、前記LDMOSトランジスタの素子領域を画成する素子分離領域に対応した開口部25Bとが形成される。なお図14の工程において前記シリコン窒化膜25のパターニングに引き続きシリコン酸化膜24のパターニングを行い、シリコン基板21の表面を露出するように構成することもできる。
Next, in the present embodiment, the
次に本実施形態では図15の工程において前記図14の構造を950℃の温度でウェット熱酸化し、前記シリコン窒化膜25の表面に熱酸化膜26を形成する。これにより、前記基板領域21Bには前記シリコン膜25Fl上に、前記シリコン酸化膜24とシリコン窒化膜25とシリコン酸化膜26とを積層した、いわゆるONO構造の絶縁膜25ONOが形成される。また図15の工程では同時に、前記基板領域21Cにおいて前記開口部25Aに、いわゆるLOCOSプロセスにより、前記LDMOSトランジスタのフィールド酸化膜として、厚さが150nm〜400nm、例えば254nmのシリコン酸化膜27Aが形成される。また同時に前記開口部25Bに対応して、同様なシリコン酸化膜27Bが素子分離膜として、前記LDMOSトランジスタの素子領域を画成するように形成される。前記シリコン窒化膜25は前記基板領域21Aおよび基板領域21Cにおいて、シリコン基板21の酸化を阻止する耐酸化マスクパターンとして機能していることに注意すべきである。
Next, in the present embodiment, the structure of FIG. 14 is wet-thermally oxidized at a temperature of 950 ° C. in the step of FIG. Thus, an insulating
このようにして基板領域21Cに形成されたシリコン酸化膜27Aは、いわゆるLOCOS構造を有するため下半分がシリコン基板21の表面よりも下に進入するものの、上半分はシリコン基板21の表面上に突出する形状を有する。その結果、このようなシリコン酸化膜27AをLDMOSトランジスタのフィールド酸化膜として使った場合、フィールド酸化膜として十分な膜厚を確保しつつ、かつフィールド酸化膜の下端の深さを浅くすることができる。このため、後で説明するように、フィールド酸化膜の下を通過するキャリアの経路長を、仮に同じ膜厚のSTI構造の酸化膜を形成した場合に比べても、大幅に低減することが可能である。
The
本実施形態では次に図16の工程において、前記論理素子のための基板領域21Aにおいて前記nチャネルMOSトランジスタの素子領域21NおよびpチャネルMOSトランジスタの素子領域21Pに、それぞれp型およびn型のウェル21APWおよび21ANWが形成され、さらに図17の工程において前記基板領域21Aおよび基板領域21Cから、前記ONO構造の絶縁膜25ONOを除去し、前記シリコン基板21の表面を露出する。
In this embodiment, next, in the step of FIG. 16, in the
さらに図18の工程において前記図17の構造を熱酸化し、前記基板領域21Aに前記素子領域21Nおよび21Pに形成されるnチャネルMOSトランジスタおよびpチャネルMOSトランジスタのゲート絶縁膜となる熱酸化膜28Aを形成する。また図18の工程では、同様な熱酸化膜28Bが基板領域21C中において素子領域21DLにも、前記LDMOSトランジスタのゲート絶縁膜として形成されている。図示の例では熱酸化膜28Aと28Bとは同時に同じ膜厚で形成されているが、別々に、異なった膜厚で、例えば熱酸化膜28Bが熱酸化膜28Aよりも大きな膜厚を有するように形成することも可能である。また図18の例では熱酸化膜28Aが基板領域21AにおいてSTI構造の素子分離領域21Iを構成するシリコン酸化膜の表面にも形成されるように描画されているが、これはSTI構造の素子分離溝21T中に形成されるCVD酸化膜の表面が熱酸化処理により改質された状態に対応しており、CVD酸化膜が例えば高密度プラズマCVD法などにより形成された高品質のシリコン酸化膜であれば、このような改質層は形成されない場合もある。基板領域22Bにおけるトンネル酸化膜22Tも同様である。
Further, in the step of FIG. 18, the structure of FIG. 17 is thermally oxidized, and a
次に図19の工程において前記図18の構造上にポリシリコン膜29を、前記基板領域21A〜21Cを連続的に覆って例えば180nmの膜厚に形成し、さらに図20の工程において前記ポリシリコン膜29を、その下のONO膜25ONOおよびポリシリコン膜23Fl、トンネル酸化膜22Tともどもパターニングし、前記トンネル酸化膜22T,ポリシリコン膜23Fl,ONO膜25ONO、およびポリシリコン膜29を積層した積層ゲート構造29Gを形成する。ここでポリシリコン膜23Flはフラッシュメモリの浮遊ゲート電極を形成し、ポリシリコン膜29はフラッシュメモリの制御電極を構成し、前記ONO膜25ONOは前記浮遊ゲート電極23Flと制御電極29の間において電極間絶縁膜を構成する。
Next, in the step of FIG. 19, a
さらに図20の工程では、前記基板領域21Bにおいて前記積層ゲート電極29FGをマスクにシリコン基板21中にPやAsなどのn型不純物元素をイオン注入法により導入し、前記フラッシュメモリの素子領域21F中にn型LDD領域21faおよび21fbを形成している。
Further, in the step of FIG. 20, an n-type impurity element such as P or As is introduced into the
さらに図21の工程で前記積層ゲート電極29FGに薄い側壁絶縁膜29FSを形成し、前記浮遊ゲート電極23Flの左右側壁面を前記側壁絶縁膜29FSにより囲む。 Further, in the step of FIG. 21, a thin sidewall insulating film 29FS is formed on the stacked gate electrode 29FG, and the left and right sidewall surfaces of the floating gate electrode 23Fl are surrounded by the sidewall insulating film 29FS.
次に図22の工程において前記ポリシリコン膜29およびその下のシリコン酸化膜28が基板領域21Aおよび21Cにおいてパターニングされ、前記基板領域21Aにおいては前記素子領域21Nにポリシリコンゲート電極29Nが、また前記素子領域21Pにポリシリコンゲート電極29Pが、ゲート絶縁膜28Aを介して形成される。
Next, in the step of FIG. 22, the
同時に前記図22の工程では前記ポリシリコン膜29のパターニングにより、前記基板領域21CにおいてLDMOSトランジスタのゲート電極29LDが、前記基板領域21C中のp型ウェル21Bdy上に位置する第1の端部から前記フィールド酸化膜27A上に位置する第2の端部まで連続して延在するようにパターニングされる。その際、前記p型ウェル21Bdyにおいては前記素子分離領域21Bの端から前記ゲート電極29LDの第1の端部の間に前記p型ウェル21Bdyを露出する第1の開口部28APが画成される。さらに前記ゲート電極29LDは、前記第1の端部から前記フィールド酸化膜27Aまでの間は前記シリコン基板21の表面を、前記熱酸化膜28Bを介して覆い、前記熱酸化膜28Bは前記LDMOSトランジスタのゲート酸化膜を構成する。また前記p型ウェル21Bdyのうち、前記ゲート電極29LDにより覆われた部分にLDMOSトランジスタのチャネル領域が形成される。さらに図22の工程では前記熱酸化膜28BがLDMOSトランジスタのドレイン領域に対応する第2の開口部28BPにおいて除去されており、前記開口部28BPにおいてドリフト領域を構成する前記n−型ウェルが露出されている。
At the same time, in the step of FIG. 22, by patterning the
さらに図22の工程では、前記基板領域21A中、前記素子領域21Nにおいて、前記ポリシリコンゲート電極29Nの両側に、前記ポリシリコンゲート電極20Nマスクとしたn型不純物元素のイオン注入により、n型のソースエクステンション領域21aおよびドレインエクステンション21bが形成されている。また同様に前記素子領域21Pにおいて前記ポリシリコンゲート電極29Pの両側に、前記ポリシリコンゲート電極20Pをマスクとしたp型不純物元素のイオン注入により、p型のソースエクステンション領域21cおよびドレインエクステンション21dが形成されている。
Further, in the step of FIG. 22, in the
次に図23の工程において、前記ゲート電極29N,29P,29LDの側壁面に側壁酸化膜29Osが形成され、さらに前記基板領域21A中、前記素子領域21Nには、前記ゲート電極29Nおよび側壁酸化膜29OsをマスクにPやAsなどのn型不純物元素がイオン注入される。これにより前記素子領域21N中、前記側壁酸化膜29Oの外側に、それぞれ前記n型ソースエクステンション領域29aおよびドレインエクステンション領域29bに部分的に重畳して、n+型のソース領域21eおよびn+型のドレイン領域21fが形成される。またこれに伴い前記ポリシリコンゲート電極29Nはn+型にドープされる。前記ポリシリコンゲート電極29Nは前記素子領域21Nにおいて、前記n+型のソース領域21eおよびドレイン領域21f、およびn型のソースエクステンション領域21aおよびドレインエクステンション領域21bとともに、前記基板領域21Aに形成される高速論理素子の一部を構成するnチャネルMOSトランジスタを形成する。
Next, in the step of FIG. 23, side wall oxide films 29Os are formed on the side wall surfaces of the
また図23の工程では、前記基板領域21A中、前記素子領域21Pに、前記ゲート電極29Pおよび側壁酸化膜29OsをマスクにBなどのp型不純物元素がイオン注入される。これにより前記素子領域21P中、前記側壁酸化膜29Oの外側に、それぞれ前記p型ソースエクステンション領域29cおよびドレインエクステンション領域29dに部分的に重畳して、p+型のソース領域21gおよびp+型のドレイン領域21hが形成される。またこれに伴い前記ポリシリコンゲート電極29Pもp+型にドープされる。前記ポリシリコンゲート電極29Pは前記素子領域21Pにおいて、前記p+型のソース領域21gおよびドレイン領域21h、およびp型のソースエクステンション領域21cおよびドレインエクステンション領域21dとともに、前記基板領域21Aに形成される高速論理素子の一部を構成するpチャネルMOSトランジスタを形成する。
In the step of FIG. 23, a p-type impurity element such as B is ion-implanted into the
また図23の工程では前記基板領域21Bにおいて、前記薄い側壁絶縁膜29Fsの外側に前記側壁酸化膜29Osが形成され、前記積層ゲート電極構造29FG,薄い側壁絶縁膜29Fsおよび側壁酸化膜29Osをマスクとしたn型不純物元素のイオン注入により、前記素子領域21F中、前記側壁酸化膜29Osの外側に、それぞれ前記ソースエクステンション領域29faおよびドレインエクステンション領域29fbと部分的に重畳して、n+型のソース領域29fcおよびn+型のドレイン領域29fdが形成される。またその際、前記積層ゲート電極構造29FGの最上層のポリシリコン膜29はn+型にドープされる。これにより前記基板領域21Bでは素子領域21Fに積層ゲート29FGを有するフラッシュメモリが形成される。
23, the sidewall oxide film 29Os is formed outside the thin sidewall insulating film 29Fs in the
さらに図23の工程では、前記基板領域21Cにおいて前記ゲート電極29LFおよび側壁酸化膜29OsをマスクにPやAsのn型不純物元素のイオン注入を行い、前記素子領域21LDの開口部28APに対応して前記p型ウェル21Bdy中、前記ゲート電極29LSの第1の端部に隣接してn+型のソース領域21lを、また前記開口部28BPに対応して前記n型ドリフト領域21Dr中にn+型のドレイン領域21mを、それぞれ形成する。その結果、前記基板領域21Cでは前記素子領域21LD中に、ソース領域21l,ドレイン領域21mおよびゲート電極29LDを有するLDMOSトランジスタが形成される。
Further, in the step of FIG. 23, in the
さらに図23の工程では前記開口部28APに対応して前記p型ウェル21Bdy中に、前記ソース領域21lに隣接して、p+型のコンタクト領域21nを、ウェル21Bdyの電位制御のために形成する。
Further, in the step of FIG. 23, a p + -
さらに図24の工程において、前記素子領域21Nにおいてはn+型の前記ソース領域21eおよびドレイン領域21fさらに前記ゲート電極29Nの表面に、また前記素子領域21Pにおいてはp+型の前記ソース領域21gおよびドレイン領域21h、および前記ゲート電極29Pの表面に、さらに前記素子領域21Fにおいてはn+型の前記ソース領域21fcおよびドレイン領域21fd、さらに前記積層ゲート電極29FG中のポリシリコン膜29の表面に、また前記素子領域21LDにおいてはn+型の前記ソース領域21lおよびドレイン領域21m、およびポリシリコンゲート電極29LDの表面に、シリサイド層30がサリサイド法により形成される。なお前記素子領域21LDにおいては前記シリサイド層30は前記n+型ソース領域21lとp+型コンタクト領域21nを接続して形成されている。
Further, in the step of FIG. 24, in the
さらに前記シリコン基板21上には前記ゲート電極29N,29P、積層ゲート構造29FGおよびゲート電極29LDを覆って層間絶縁膜31が形成され、前記層間絶縁膜31中に前記ソース領域21e,ドレイン領域21f,ソース領域21g,ドレイン領域21h,ソース領域21fc,ドレイン領域21fd,ソース領域21l,ゲート電極29LDおよび21mにそれぞれ対応してビアプラグ31A〜31Iが、それぞれのシリサイド層30にコンタクトして形成される。
Further, an
これにより、シリコン基板21上に高速論理素子を構成するnチャネルMOSトランジスタおよびpチャネルMOSトランジスタが、フラッシュメモリおよびLDMOSトランジスタとともに集積された半導体装置が得られる。
As a result, a semiconductor device is obtained in which n-channel MOS transistors and p-channel MOS transistors constituting high-speed logic elements are integrated on a
図25は前記図24におけるLDMOSトランジスタの動作を説明する断面図である。 FIG. 25 is a sectional view for explaining the operation of the LDMOS transistor in FIG.
図25を参照するに、LDMOSトランジスタではチャネル領域CHが前記p型ウェル21Bdy中、前記ゲート電極29LDの直下にゲート絶縁膜28Bを隔てて形成されており、前記ソース領域21lから放出されたキャリア(電子)は前記チャネル領域CHを通過した後、図25中、点線で示した経路Lに沿ってドリフト領域21Dr中を通過し、ドレイン領域21mに至る。その際、前記ゲート電極29LDの第2の端部、すなわちドレイン端は前記フィールド酸化膜27A上に位置しており、ゲート電極のドレイン端において放電が生じるのが抑制され、トランジスタの耐圧が向上する。
Referring to FIG. 25, in the LDMOS transistor, a channel region CH is formed in the p-type well 21Bdy directly below the gate electrode 29LD with a
また図25のLDMOSトランジスタでは、キャリアは前記ドリフト領域21Dr中を移動する際、前記フィールド酸化膜27Aの下を通過するが、全厚がTのフィールド酸化膜27Aのうち、前記シリコン基板21の表面より下に侵入している領域は、前記全厚Tの1/2にも達することがない。このため前記フィールド酸化膜27A直下におけるキャリア経路Lの深さtはシリコン基板21の表面から測って1/2Tに達することがなく(t<T/2)、さらにフィールド酸化膜27Aの両端には斜面部27a,27bが形成されているため、前記ドリフト領域21Dr中におけるキャリアの経路長の、前記フィールド酸化膜27Aを迂回することにより生じる増加分はわずかである。
In the LDMOS transistor of FIG. 25, carriers pass under the
これに対し図26は前記フィールド酸化膜27Aの代わりに、前記フィールド酸化膜27Aの厚さTと同じ厚さのSTI構造のフィールド酸化膜127Aを形成した、比較対照例によるLDMOSトランジスタを示す断面図である。比較のため図26中、図25に対応する部分には同一の参照符号を付し説明を省略する。
On the other hand, FIG. 26 is a sectional view showing an LDMOS transistor according to a comparative example in which a
図26の比較対照例を参照するに、かかる構成では、点線で示したキャリアの経路Lが、基板21の表面からの距離がTの深さまで押し下げられることになり、またフィールド酸化膜127Aの両端が略直角で、本実施形態におけるような斜面部27a,27bは存在しない。このため、かかる比較対照例での構成では、キャリア経路Lの経路長が図25の本実施形態によるLDMOSトランジスタと比較して大幅に増加してしまう。
Referring to the comparative example of FIG. 26, in such a configuration, the carrier path L indicated by the dotted line is pushed down to the depth T by the distance from the surface of the
さらに図26の比較対照例の構成では、前記STI構造のフィールド酸化膜127Aの深さを、前記フィールド酸化膜27Aの膜厚T、すなわち245nmに等しく設定しているため、前記フィールド酸化膜127Aの深さが他の基板領域21Aや21Bに形成されているSTI構造の素子分離領域21Iの深さ、すなわち330nmよりも浅くなっていることに注意すべきである。これは、前記フィールド酸化膜127Aの形成を、先に図1〜図6で示したSTI構造21Iの形成工程とは別に実行する必要があることを意味している。しかし、図1〜図6の工程の後に、さらに同様な工程をもう一度くりかえすことは、製造工程数の大幅な増加につながってしまう。
Further, in the configuration of the comparative example of FIG. 26, the depth of the
一方図26の比較対照例において、前記STI構造のフィールド酸化膜127Aの形成をSTI構造の素子分離領域21Iの形成と同時に行おうとすると、前記フィールド酸化膜127Aの深さを素子分離領域21Iの深さに合わせてより深く形成する必要があるが、このような構成では前記フィールド酸化膜127Aの下を通過するキャリアの経路長はさらに増加してしまう。
On the other hand, in the comparative example of FIG. 26, if the formation of the
また図26の比較対照例において前記STI構造のフィールド酸化膜127Aの深さを前記図25の本実施形態におけるフィールド酸化膜27Aの深さtに等しく形成しようとする場合を考える。このような場合には、前記フィールド酸化膜27Aの厚さが減少することに伴い、十分な耐圧を確保するためには、前記ドレイン領域21mを前記ゲート電極29LDのドレイン端からより大きな距離だけ離間させる必要が生じる。その結果、STI構造を使っていても素子面積が増大してしまう問題が生じる。さらに先に説明したように前記図1〜図6の工程で素子分離領域21Iを形成した後、前記フィールド酸化膜127Aを形成するのに同様な工程を再び行う必要があり工程数が著しく増大してしまう問題も生じる。
In the comparative example of FIG. 26, consider a case where the depth of the
これに対し本実施形態による半導体装置の製造方法では、図25に示すいわゆるLOCOS構造のフィールド酸化膜27Aを有しオン抵抗の低いLDMOSトランジスタを、フラッシュメモリ素子と同時に同じシリコン基板上に、工程数を増加させることなく形成することができるという格別の効果が得られるものである。
In contrast, in the method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment, the LDMOS transistor having the
図27は本実施形態の一変形例による半導体装置の構成を示す断面図である。図27中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。図27中、層間絶縁膜31およびビアプラグ31A〜31Hの図示は、簡単のため省略している。
FIG. 27 is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor device according to a modification of the present embodiment. In FIG. 27, portions corresponding to the portions described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In FIG. 27, illustration of the
図27を参照するに、本実施形態では前記図1〜図6の工程により基板領域21A,21BにSTI型の素子分離領域21Iを形成する際、同時に基板領域21CにおいてもかかるSTI型の素子分離領域21Iを形成し、これにより素子領域21LDを画成する。かかる構成によれば、LDMOSトランジスタにおいてSTI型の素子分離領域を形成することにより、素子面積を低減することが可能となる。
Referring to FIG. 27, in the present embodiment, when the STI type element isolation region 21I is formed in the
なお図27の構造は、例えば図15のフィールド酸化膜27Aを形成する酸化処理工程において、前記基板領域21Cを覆うONO膜25ONOに開口部25Aのみを形成しておくことにより得ることができる。
27 can be obtained, for example, by forming only the
[第2の実施形態]
次に第2の実施形態による半導体装置の製造方法について、図28〜図39の工程断面図を参照しながら説明する。図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a method for fabricating a semiconductor device according to the second embodiment will be described with reference to process cross-sectional views in FIGS. In the figure, the same reference numerals are given to the parts described above, and the description thereof is omitted.
本実施形態では先の実施形態における図7の工程に引き続き図28の工程が実行され、前記半導体基板21の中に前記基板領域21Aにおいては前記nチャネルMOSトランジスタの素子領域21Nに対応してp型ウェル21APWが、また前記pチャネルMOSトランジスタの素子領域21Pに対応してn型ウェル21ANWが、それぞれ前記シリコン基板21の表面に形成された厚さが10nmの犠牲酸化膜21Osを介したイオン注入により、形成される。
In this embodiment, the process of FIG. 28 is executed following the process of FIG. 7 in the previous embodiment, and in the
また図28の工程では前記基板領域21Bにおいて深いn型ウェル21DNWと浅いp型ウェル21PWが前記フラッシュメモリの素子領域21Fのために、同様に前記犠牲酸化膜21Osを介したイオン注入により形成され、さらに前記基板領域21Cには前記LDMOSトランジスタのドリフト領域となる深いn型ウェル21Drとチャネル領域となる浅いp型ウェル21Bdyとが、同様に前記犠牲酸化膜21Osを介したイオン注入により形成される。それぞれのイオン注入の条件は、先の実施形態の場合と同様に設定することができる。
In the step of FIG. 28, a deep n-type well 21DNW and a shallow p-type well 21PW are formed in the
本実施形態では次に図29の工程において前記犠牲酸化膜21Osが例えばHFなどを使ったウェットエッチングにより前記シリコン基板21の表面から除去され、前記シリコン基板21の表面には改めて熱酸化膜22Tがトンネル酸化膜として、例えば7nmの膜厚に形成される。さらに図29の工程では前記トンネル酸化膜22T上にフラッシュメモリの電荷蓄積膜となるシリコン窒化膜25が、例えば熱CVD法により、前記基板領域21A〜21Cまで連続して、5nm〜30nmの厚さ、例えば10nmの厚さに形成される。
In the present embodiment, next, in the step of FIG. 29, the sacrificial oxide film 21Os is removed from the surface of the
さらに図30の工程で前記シリコン窒化膜25は、前記基板領域21Cにおいてパターニングされ、前記シリコン窒化膜25中に、前記LDMOSトランジスタのフィールド酸化膜形成領域に対応して開口部25Aが、また前記LDMOSトランジスタの素子分離領域に対応して開口部25Bが形成される。図示の例では前記開口部25Aおよび25Bにおいて前記シリコン酸化膜22Tが露出されているが、前記開口部25Aおよび25Bは、前記シリコン基板21の表面を露出するように形成してもよい。
Further, in the step of FIG. 30, the
さらに本実施形態では先の実施形態の図15の工程に対応する図31の工程において前記シリコン窒化膜25の表面が熱酸化され、前記基板領域21A,21Bにおいて前記シリコン窒化膜25の表面に熱酸化膜26が2nm〜3nmの膜厚で形成される。その際、前記基板領域21Cにおいては前記シリコン基板21の表面が直接に、あるいは前記シリコン酸化膜22Tを介して局所的に酸化されるいわゆるLOCOSプロセスが生じ、前記開口部25Aおよび25Bに対応して、LOCOS構造を有し膜厚が150nm〜350nm、例えば245nmのシリコン酸化膜27Aおよび27Bが、それぞれ前記LDMOSトランジスタのフィールド酸化膜および素子分離絶縁膜として形成される。前記素子分離絶縁膜27Bは前記LDMOSトランジスタの素子領域21LDを画成する。
Further, in the present embodiment, the surface of the
次に図32の工程において前記基板領域21Aおよび21Cにおいて前記トンネル絶縁膜22T,シリコン窒化膜25および熱酸化膜26を除去し、さらに図33の工程において前記シリコン基板21上に熱酸化処理により前記基板領域21Aにおいては前記nチャネルMOSトランジスタおよびpチャネルMOSトランジスタのゲート絶縁膜となる熱酸化膜28Aを、また前記基板領域21Cにおいては前記LDMOSトランジスタのゲート酸化膜となる熱酸化膜28Bを形成する。図示の例では熱酸化膜28Aと28Bとは同時に同じ膜厚で形成されているが、別々に、異なった膜厚で、例えば熱酸化膜28Bが熱酸化膜28Aよりも大きな膜厚を有するように形成することも可能である。
Next, in the step of FIG. 32, the
次に図34の工程において前記シリコン基板21の表面に前記基板領域21A〜21Cまでポリシリコン膜29が形成され、さらに図35の工程で前記ポリシリコン膜29をパターニングすることにより、前記基板領域21Aでは前記素子領域21N上にnチャネルMOSトランジスタのゲート電極29Nが,前記素子領域21P上にはpチャネルMOSトランジスタのゲート電極29Pが、前記基板領域21Bに形成されるフラッシュメモリの制御電極29Bが、また前記基板領域21CはLDMOSトランジスタのゲート電極29LDが、それぞれ形成される。その際、前記ゲート電極29N,29Pはそれぞれの素子領域21N,21P上に熱酸化膜28Aを介して形成され、また前記ゲート電極29LDは素子領域21LD上において、前記フィールド酸化膜27Aを介して形成されている部分を除き、前記シリコン基板21上に熱酸化膜28Bを介して形成される。前記熱酸化膜28A,28Bはそれぞれのゲート電極のゲート絶縁膜を構成する。
Next, in the step of FIG. 34, a
さらに図36の工程で前記基板領域21Bにおいて前記制御電極29Bをマスクに、その下の熱酸化膜26,シリコン窒化膜25および熱酸化膜22Tを順次パターニングすることにより、前記基板領域21B中、前記素子領域21Fにおいて前記シリコン基板21上に、前記熱酸化膜22Tよりなるトンネル絶縁膜とシリコン窒化膜25よりなる電荷蓄積膜とポリシリコンパタ―ン29Bよりなる制御電極とを、前記電荷蓄積膜25と制御電極29Bの間に熱酸化膜26を介在させた状態で積層したゲート電極構造29Fが形成される。
Further, in the step of FIG. 36, the
さらに図37の工程において前記基板領域21Aでは前記ゲート電極29Nをマスクにn型不純物元素を前記素子領域21N中にイオン注入することにより、前記素子領域21N中、前記ゲート電極29Nの両側にn型のソースエクステンション領域21aおよびn型のドレインエクステンション領域21bが形成される。さらに同じ基板領域21Aでは前記ゲート電極29Pをマスクにp型不純物元素を前記素子領域21P中にイオン注入することにより、前記素子領域21P中、前記ゲート電極29Pの両側にp型のソースエクステンション領域21cおよびp型のドレインエクステンション領域21dが形成される。
Further, in the step of FIG. 37, in the
また図37の工程では前記基板領域21Bにおいて前記ゲート電極構造29Fをマスクにn型不純物元素を前記素子領域21F中にイオン注入することにより、前記ゲート電極構造29Fの両側にn型のソースエクステンション領域29faおよびn型のドレインエクステンション領域29fbが形成される。
In the step of FIG. 37, n-type impurity elements are ion-implanted into the
次に図38の工程において前記ゲート電極29N,29Pおよびゲート電極構造29F、さらにゲート電極29LDに側壁酸化膜29Osを形成し、前記側壁酸化膜29Osをマスクに、それぞれの素子領域においてn型あるいはp型の不純物元素をイオン注入することにより、先の実施形態と同様に前記素子領域21Nにおいては側壁絶縁膜29Osの外側に、それぞれ前記n型ソースエクステンション領域21aおよびn型ドレインエクステンション領域29bに部分的に重畳してn+型のソース領域21eおよびn+型のドレイン領域21fが形成される。同様に前記素子領域21Pにおいては側壁絶縁膜29Osの外側に、それぞれ前記p型ソースエクステンション領域21cおよびp型ドレインエクステンション領域29dに部分的に重畳してp+型のソース領域21gおよびp+型のドレイン領域21hが形成される。また前記素子領域21Fにおいては側壁絶縁膜29Osの外側に、それぞれ前記n型ソースエクステンション領域21faおよびn型ドレインエクステンション領域29fbに部分的に重畳してn+型のソース領域21fcおよびn+型のドレイン領域21fdが形成される。さらに前記素子領域21LDにおいては側壁絶縁膜29Osの外側に、それぞれ前記p型ウェル21Bdyに含まれて前記n+型のソース領域21lが、また前記ドリフト領域21Drに含まれてn+型のドレイン領域21mが形成される。
Next, in the step of FIG. 38 , sidewall oxide films 29Os are formed on the
また図38の工程では、さらに前記p型ウェル21Bdyに、前記n+型ソース領域21lに隣接して、前記p型ウェル21Bdyの基板バイアスのため、p+型のコンタクト領域21nが形成される。
In the step of FIG. 38, a p + -
さらに図39の工程において各ゲート電極29N,29P,29B,29LDの表面、および各拡散領域21e,21f,21g,21h,21fc,21fd,21l,21mおよび21mの表面にサリサイド法によりシリサイド膜30を形成し、前記シリコン基板21上に前記シリサイド膜30を覆って層間絶縁膜31を形成し、前記層間絶縁膜31中にそれぞれの拡散領域21e,21f,21g,21h,21fc,21fd,21l,21mおよび21mにそれぞれのシリサイド層30を介してコンタクトするビアプラグ31A〜31Iを形成することにより、シリコン基板21上に高速論理素子を構成するnチャネルMOSトランジスタとpチャネルMOSトランジスタとフラッシュメモリとLDMOSトランジスタとが集積化された半導体装置を得ることができる。
Further, in the step of FIG. 39, the
このようにして得られた半導体装置においても、先の実施形態の場合と同じく、LDMOSトランジスタのオン抵抗の増大が、高速論理素子およびフラッシュメモリにおいては素子分離にSTI構造を使いながら、LDMOSトランジスタのフィールド酸化膜27AをLOCOS構造に形成することにより回避され、かつ工程数の増加を回避することが可能となる。
Also in the semiconductor device obtained in this way, as in the previous embodiment, the increase in the on-resistance of the LDMOS transistor is similar to that of the LDMOS transistor while using the STI structure for element isolation in the high-speed logic element and the flash memory. By forming the
さらに以上の説明からわかるように本実施形態において高電圧トランジスタは、実施形態で説明した特定のLDMOSトランジスタに限定されるものではなく、前記基板領域21Aあるいは基板領域21Bに表面を熱酸化されたシリコン窒化膜を有する第1の半導体素子を含み、かつ基板領域21CにLOCOSプロセスによりシリコン酸化膜が形成された第2の半導体素子を含む半導体装置の製造において、有効である。
Further, as can be seen from the above description, in the present embodiment, the high voltage transistor is not limited to the specific LDMOS transistor described in the embodiment, but silicon whose surface is thermally oxidized in the
以上、本発明を好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。 As mentioned above, although this invention was described about preferable embodiment, this invention is not limited to this specific embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the summary described in the claim.
21 シリコン基板
21I STI素子分離領域
21A 論理素子基板領域
21APW p型ウェル
21ANW n型ウェル
21B フラッシュメモリ基板領域
21Bdy ボディ領域
21C LDMOSトランジスタ基板領域
21DNW 深いn型ウェル
21Dr ドリフト領域
21F フラッシュメモリ素子領域
21LD LDMOSトランジスタ素子領域
21N nチャネルMOSトランジスタ素子領域
21Os 犠牲酸化膜
21P pチャネルMOSトランジスタ素子領域
21PW 浅いp型ウェル
21T 素子分離溝
21a,21fa n型ソースエクステンション領域
21b,21fb n型ドレインエクステンション領域
21c p型ソースエクステンション領域
21d p型ドレインエクステンション領域
21e n+型ソース領域
21f n+型ドレイン領域
21g p+型ソース領域
21h p+型ドレイン領域
21l n+型ソース領域
21m n+ 型ドレイン領域
21n p+型基板コンタクト領域
22 シリコン酸化膜
22T トンネル酸化膜
23 ポリシリコン膜
23Fl ポリシリコン膜および浮遊ゲート電極
24 シリコン酸化膜
25 シリコン窒化膜
25ONO ONO膜
26 熱酸化膜
27A LOCOS構造フィールド酸化膜
27B LOCOS素子分離領域
28A,28B ゲート酸化膜
28AP,28BP 開口部
29 ポリシリコン膜
29N,29P,29LD ゲート電極
29B 制御電極
29FG 積層ゲート構造
29Fs 側壁絶縁膜
29Os 側壁酸化膜
30 シリサイド膜
31 層間絶縁膜
31A〜31I ビアプラグ
121Ap マスク開口部
121Op パッド酸化膜
121N シリコン窒化膜マスク
121Ox シリコン酸化膜
21 silicon substrate 21I STI element isolation region 21A logic element substrate region 21APW p-type well 21ANW n-type well 21B flash memory substrate region 21Bdy body region 21C LDMOS transistor substrate region 21DNW deep n-type well 21Dr drift region 21F flash memory device region 21LD LDMOS transistor Element region 21N n-channel MOS transistor element region 21Os sacrificial oxide film 21P p-channel MOS transistor element region 21PW shallow p-type well 21T element isolation trench 21a, 21fa n-type source extension region 21b, 21fb n-type drain extension region 21c p-type source extension Region 21d p-type drain extension region 21e n + -type source region 21f n + type drain region 21g p + type source region 21h p + type drain region 21l n + type source region 21m n + type drain region 21n p + type substrate contact region 22 silicon oxide film 22T tunnel oxide film 23 polysilicon film 23Fl poly Silicon film and floating gate electrode 24 Silicon oxide film 25 Silicon nitride film 25 ONO ONO film 26 Thermal oxide film 27A LOCOS structure field oxide film 27B LOCOS element isolation region 28A, 28B Gate oxide film 28AP, 28BP Opening 29 Polysilicon film 29N, 29P, 29LD Gate electrode 29B Control electrode 29FG Laminated gate structure 29Fs Side wall insulating film 29Os Side wall oxide film 30 Silicide film 31 Interlayer insulating film 31A to 31I Via plug 121Ap Mask opening 121O Pad oxide film 121N silicon nitride mask 121Ox silicon oxide film
Claims (8)
前記第1の素子領域に、第1の酸化膜パタ―ンと第1の窒化膜パタ―ンと第2の酸化膜パタ―ンとを順次積層した積層パタ―ンを含む不揮発性半導体メモリ素子を第1の半導体素子として形成する工程と、
前記半導体基板の第2の基板領域に含まれる第2の素子領域に、第3の酸化膜パタ―ンを含む第2の半導体素子を形成する工程と、
を含み、
前記第1の半導体素子を形成する工程は、
前記第1の基板領域および前記第2の基板領域を覆うように第1の酸化膜および窒化膜を順次形成する工程と、
前記第1の酸化膜および前記窒化膜を、前記第1の素子領域を覆ったまま、前記第2の素子領域においてパターニングし、前記第2の素子領域において前記第1の酸化膜および前記窒化膜の積層よりなるマスクパタ―ンを形成する工程と、
前記窒化膜の表面を酸化することにより、前記第1の素子領域において前記窒化膜上に第2の酸化膜を形成する酸化工程と、
前記第1の素子領域において前記第1の酸化膜と前記窒化膜と前記第2の酸化膜と順次積層した積層膜をパターニングすることにより、前記第1の酸化膜パタ―ンと前記第1の窒化膜パタ―ンと前記第2の酸化膜パタ―ンを順次積層した前記積層パタ―ンを形成する工程と、
を含み、
前記第2の半導体素子を形成する工程は、前記第2の基板領域において前記マスクパタ―ンをマスクに前記半導体基板の表面を熱酸化することにより前記第3の酸化膜パタ―ンを形成する酸化工程を含み、
前記第2の酸化膜を形成する熱酸化工程と前記第3の酸化膜パタ―ンを形成する酸化工程とは同時に実行されることを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a first element isolation region having an STI structure on a semiconductor substrate, and defining the first element region in the first substrate region by the first element isolation region;
A non-volatile semiconductor memory device including a stacked pattern in which a first oxide film pattern, a first nitride film pattern, and a second oxide film pattern are sequentially stacked in the first element region Forming as a first semiconductor element;
Forming a second semiconductor element including a third oxide film pattern in a second element region included in the second substrate region of the semiconductor substrate;
Including
The step of forming the first semiconductor element includes:
Sequentially forming a first oxide film and a nitride film so as to cover the first substrate region and the second substrate region;
The first oxide film and the nitride film are patterned in the second element region while covering the first element region, and the first oxide film and the nitride film in the second element region. Forming a mask pattern comprising a stack of
Oxidizing the surface of the nitride film to form a second oxide film on the nitride film in the first element region; and
In the first element region, the first oxide film pattern and the first oxide film pattern are patterned by patterning a laminated film in which the first oxide film, the nitride film, and the second oxide film are sequentially laminated. Forming a laminated pattern in which a nitride film pattern and the second oxide film pattern are sequentially laminated;
Including
The step of forming the second semiconductor element includes an oxidation step for forming the third oxide film pattern by thermally oxidizing the surface of the semiconductor substrate using the mask pattern as a mask in the second substrate region. Including steps,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a thermal oxidation step for forming the second oxide film and an oxidation step for forming the third oxide film pattern are performed simultaneously.
8. The second film is patterned also in the second substrate region simultaneously with the step of patterning the second film, and the gate electrode of the second semiconductor element is formed. The manufacturing method of the semiconductor device of description.
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