JPH0774274A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0774274A
JPH0774274A JP21849193A JP21849193A JPH0774274A JP H0774274 A JPH0774274 A JP H0774274A JP 21849193 A JP21849193 A JP 21849193A JP 21849193 A JP21849193 A JP 21849193A JP H0774274 A JPH0774274 A JP H0774274A
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JP
Japan
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film
semiconductor substrate
insulating film
gate
insulation film
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JP21849193A
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English (en)
Inventor
Yukio Kaneko
幸男 金子
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】素子分離領域およびMOSトランジスタ用のゲ
ート絶縁膜を順次形成する際、素子分離領域のエッジ部
におけるゲート絶縁膜の薄膜化を防ぎ、ゲート絶縁膜の
耐圧の向上、ゲート絶縁膜を用いて形成される素子の特
性の安定化を図る。 【構成】半導体基板21上に第1の絶縁膜22およびマ
スク用の堆積膜23を順次形成する工程と、堆積膜と第
1の絶縁膜と半導体基板とを異方性エッチングにより順
次加工し、半導体基板に溝25を形成する工程と、溝中
に半導体基板の上面まで第2の絶縁膜27を埋め込む工
程と、堆積膜をマスクとして半導体基板表面の熱酸化を
行い、第2の絶縁膜上と堆積膜の下の一部に再酸化膜2
8を形成する工程と、堆積膜および第1の絶縁膜を除去
し、半導体基板の素子形成予定領域上にゲート絶縁膜3
0を形成する工程と、ゲート絶縁膜上にゲート電極31
を形成する工程とを具備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方
法、特に素子間を電気的に分離するための領域素子分離
領域の形成方法に係り、例えば積層ゲート電極構造の不
揮発性メモリセルのアレイを有する不揮発性メモリの製
造に適用される。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体装置の構造およびその製造
方法の一例について、図3(a)〜(d)を参照しなが
ら説明する。まず、図3(a)に示すように、半導体基
板11の表面上に絶縁膜12を形成し、さらに、窒化膜
13を堆積する。この後、フォトリソグラフィ工程によ
り所定のレジストパターン14を形成し、このレジスト
パターン14をマスクとして窒化膜13をエッチングす
る。
【0003】次に、前記レジストパターン14を除去し
た後、図3(b)に示すように、熱酸化を行うことによ
り素子分離用酸化膜15を形成した後、前記窒化膜13
と絶縁膜12を除去することにより、図3(c)に示す
ように、素子分離領域および素子形成予定領域が得られ
る。
【0004】この後、図3(d)に示すように、素子形
成予定領域の基板表面上にMOSトランジスタ用のゲー
ト酸化膜16を形成する。ところで、素子分離用酸化膜
15は、その耐圧を確保するために700〜800nm
の膜厚を必要とし、この酸化膜15の形成時に長時間の
酸化を行う必要がある。
【0005】しかし、この時、図3(b)に示したよう
に、窒化膜13下への横方向の酸化も起り、素子分離領
域が広がり、微細化が困難となる。また、この時、窒化
膜13のエッジ部が盛り上がり、素子分離用酸化膜15
の形状は、図3(b)に示したように、そのエッジ部が
急峻になっている。
【0006】これにより、図3(d)に示したように、
素子形成予定領域の基板表面上にMOSトランジスタ用
のゲート酸化膜16を形成する際、酸化膜15のエッジ
部では酸化剤の供給が少なくなり、酸化膜15のエッジ
部においてゲート酸化膜16が薄膜化してしまう。
【0007】このようにゲート酸化膜16が薄膜化する
と、ゲート酸化膜16の耐圧が劣化するという問題や、
後で上記ゲート酸化膜16上に積層ゲート電極構造を有
するEEPROM(電気的消去・再書込み可能なメモ
リ)セルを形成した場合に、このメモリセルの書き込み
/消去特性が劣化するという問題が生じる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
半導体装置の製造方法は、素子分離領域を形成する際、
素子分離領域のエッジ部におけるゲート酸化膜の薄膜化
が生じ、ゲート酸化膜の耐圧の劣化や、ゲート酸化膜上
に積層ゲート電極構造を有するEEPROMセルを形成
した場合にセルの書き込み/消去特性が劣化すという問
題があった。
【0009】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、素子分離領域およびMOSトランジスタ用の
ゲート絶縁膜を順次形成する際、素子分離領域のエッジ
部におけるゲート絶縁膜の薄膜化を防ぎ、ゲート絶縁膜
の耐圧の向上、ゲート絶縁膜上にゲート電極が形成され
る素子の特性の安定化を図り得る半導体装置の製造方法
を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、半導体基板上に第1の絶縁膜およびマスク用
の堆積膜を順次形成する工程と、前記堆積膜と第1の絶
縁膜と半導体基板とを異方性エッチングにより順次加工
し、半導体基板に溝を形成する工程と、前記溝中に前記
半導体基板の上面まで第2の絶縁膜を埋め込む工程と、
前記堆積膜をマスクとして半導体基板表面の熱酸化を行
い、前記第2の絶縁膜上と前記堆積膜の下の一部に再酸
化膜を形成する工程と、前記堆積膜および第1の絶縁膜
を除去し、前記半導体基板表面の熱酸化を行い、素子形
成予定領域上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲ
ート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程とを具備する
ことを特徴とする。
【0011】
【作用】半導体基板の所定の領域に形成した溝中に絶縁
膜を埋め込んだ後に熱酸化を行うことにより素子分離領
域を形成するので、素子分離領域の膜厚を確保しつつ熱
酸化の量を減らすことが可能になる。これにより、素子
分離用酸化膜のエッジ部の形状が緩やかになり、後工程
で素子形成予定領域の基板表面上に形成されるMOSト
ランジスタ用のゲート絶縁膜の薄膜化を抑制することが
可能になり、ゲート絶縁膜の耐圧を向上させ、ゲート絶
縁膜上にゲート電極が形成される素子の特性を安定化す
ることが可能になる。
【0012】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図1(a)〜(d)および図2(a)〜
(d)は、本発明をEEPROMの製造方法に適用した
場合の素子分離領域の形成工程における基板構造を示す
断面図である。
【0013】まず、図1(a)に示すように、シリコン
基板21上に熱酸化膜22を例えば30nm形成し、さ
らに、減圧CVD(化学気相成長)法によりマスク用の
堆積膜、例えば窒化膜23を150nm程度堆積する。
【0014】次に、図1(b)に示すように、前記窒化
膜23上にフォトリソグラフィ工程により所定のレジス
トパターン24を形成する。次に、図1(c)に示すよ
うに、前記レジストパターン24をマスクに前記窒化膜
23、熱酸化膜22、シリコン基板21を異方性エッチ
ングにより順次エッチングし、シリコン基板21に深さ
0.5μm程度の溝25を形成する。
【0015】次に、前記レジストパターン24を除去し
た後、図1(d)に示すように、前記窒化膜23をマス
クにフィールドイオン注入を行い、溝25の底面直下に
反転防止層26を形成する。
【0016】次に、図2(a)に示すように、減圧CV
D法により絶縁膜を基板上全面に例えば500nm程度
形成し、続いて、異方性エッチングにより上記絶縁膜の
エッチングをシリコン基板21の上面まで行う。これに
より、溝25内は絶縁膜27が埋め込まれた状態にな
る。
【0017】次に、図2(b)に示すように、熱酸化に
より前記絶縁膜27上面を再酸化し、200nm程度の
再酸化膜28を形成する。この際、窒化膜23下にも酸
化が進むが、酸化膜27の膜厚が200nm程度である
ので、窒化膜23下の酸化量は少なく、酸化膜27のエ
ッジ部の形状も緩やかになる。
【0018】次に、窒化膜23と熱酸化膜22を除去し
た後、図2(c)に示すように、必要に応じて素子形成
予定領域にチャネルイオン注入を行う。つまり、後の工
程で形成されるトランジスタのチャネル領域29に閾値
制御のためのイオン注入層を形成する。
【0019】その後、図2(d)に示すように、積層ゲ
ート電極構造のEEPROMセルを通常の工程により形
成する。即ち、図2(d)において、30は素子形成予
定領域の基板表面上に形成された第1ゲート酸化膜、3
1は第1ゲート酸化膜30上に形成されたポリシリコン
からなる第1ゲート電極(EEPROMセルの浮遊ゲー
ト電極)、32は第1ゲート電極31上に形成された第
2ゲート絶縁膜である。33は第2ゲート絶縁膜32上
に形成されたポリシリコンからなる第2ゲート電極(E
EPROMセルの制御ゲート電極)であり、EEPRO
Mセルアレイの同一行のセルに共通に接続されるワード
線の一部を形成している。
【0020】なお、上記ワード線33は、その抵抗分を
小さくするために、ポリシリコン上に高融点金属または
そのシリサイド層が形成される場合もある。同様に、前
記浮遊ゲート電極31も、ポリシリコン上に高融点金属
またはそのシリサイド層が形成される場合もある。
【0021】即ち、上記実施例のEEPROMセルの形
成方法は、シリコン基板21上に第1の絶縁膜(熱酸化
膜)22と窒化膜23を形成し、レジストパターン24
をマスクとして窒化膜23、熱酸化膜22、シリコン基
板21を順次エッチングすることにより、シリコン基板
21の所定の領域に溝25を形成するた。そして、レジ
ストパターン24を除去した後、全面に第2の絶縁膜2
7を堆積し、異方性エッチングにより第2の絶縁膜27
の上面が半導体基板の上面になるまでエッチングするこ
とにより、溝中に絶縁膜27を埋め込む。次に、窒化膜
23をマスクとして熱酸化を行い、第2の絶縁膜27表
面に再酸化膜28を形成することにより素子分離領域を
形成することを特徴とする。
【0022】このような方法によれば、素子分離用酸化
膜(27、28)の膜厚を確保しつつ熱酸化の量を減ら
すことが可能になるので、図2(b)に示したように、
素子分離用酸化膜(27、28)のエッジ部の形状が緩
やかになり、後工程で素子形成予定領域の基板表面上に
形成されるMOSトランジスタ用のゲート酸化膜30の
薄膜化を抑制することができる。従って、ゲート酸化膜
30の耐圧を向上させることが可能になり、EEPRO
Mセルの書き込み/消去特性として安定した特性が得ら
れる。
【0023】
【発明の効果】上述したように本発明の半導体装置の製
造方法によれば、素子分離領域および素子形成予定領域
の基板表面上にMOSトランジスタ用のゲート絶縁膜を
順次形成する際、素子分離領域のエッジ部におけるゲー
ト絶縁膜の薄膜化を防ぎ、ゲート絶縁膜の耐圧の向上、
ゲート絶縁膜を用いて形成される素子の特性の安定化を
図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明をEEPROMの製造方法に適用した場
合の素子分離領域の形成工程の一部における基板構造を
示す断面図。
【図2】図1の工程に続く工程における基板構造を示す
断面図。
【図3】従来の素子分離領域の形成工程における基板構
造を示す断面図。
【符号の説明】 21…シリコン基板、22…熱酸化膜、23…窒化膜、
24…レジストパターン、25…半導体基板に掘られた
溝、26…素子分離領域反転防止層、27…埋め込み絶
縁膜、28…再酸化膜、29…チャネル領域、30…第
1ゲート酸化膜、31…第1ゲート電極(浮遊ゲート電
極)、32…第2ゲート絶縁膜、33…第2ゲート電極
(制御ゲート電極)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/76

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に第1の絶縁膜およびマス
    ク用の堆積膜を順次形成する工程と、 前記堆積膜と第1の絶縁膜と半導体基板とを異方性エッ
    チングにより順次加工し、半導体基板に溝を形成する工
    程と、 前記溝中に前記半導体基板の上面まで第2の絶縁膜を埋
    め込む工程と、 前記堆積膜をマスクとして半導体基板表面の熱酸化を行
    い、前記第2の絶縁膜上と前記堆積膜の下の一部に再酸
    化膜を形成する工程と、 前記堆積膜および第1の絶縁膜を除去し、前記半導体基
    板表面の熱酸化を行い、素子形成予定領域上にゲート絶
    縁膜を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程とを具
    備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、 前記ゲート電極は積層ポリシリコンゲート構造を有する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP21849193A 1993-09-02 1993-09-02 半導体装置の製造方法 Pending JPH0774274A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000073736A (ko) * 1999-05-13 2000-12-05 황인길 반도체 소자에서 트렌치에 의한 소자분리방법
US6187648B1 (en) 1998-03-24 2001-02-13 Sharp Kabushiki Kaisha Method of forming a device isolation region
KR100324339B1 (ko) * 2000-02-29 2002-03-13 박종섭 반도체 소자의 제조 방법
KR100549346B1 (ko) * 1999-04-20 2006-02-02 주식회사 하이닉스반도체 플래쉬 이이피롬의 제조 방법

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KR100549346B1 (ko) * 1999-04-20 2006-02-02 주식회사 하이닉스반도체 플래쉬 이이피롬의 제조 방법
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