JPH0817948A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JPH0817948A
JPH0817948A JP6150241A JP15024194A JPH0817948A JP H0817948 A JPH0817948 A JP H0817948A JP 6150241 A JP6150241 A JP 6150241A JP 15024194 A JP15024194 A JP 15024194A JP H0817948 A JPH0817948 A JP H0817948A
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JP
Japan
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film
conductive film
insulating film
layer conductive
gate
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Pending
Application number
JP6150241A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinji Sato
信司 佐藤
Seiichi Aritome
誠一 有留
Susumu Shudo
晋 首藤
Toru Maruyama
徹 丸山
Hiroshi Watabe
浩 渡部
Gerutoyan Heminku
ヘミンク・ゲルトヤン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH0817948A publication Critical patent/JPH0817948A/en
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  • Element Separation (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a manufacturing method of an MOS transistor which has a gate insulating film of high breakdown voltage and can realize high level of integration and high reliability. CONSTITUTION:In the manufacturing method of an MOS transistor, a first layer polycrystalline silicon film 15 is formed on a silicon substrate 10 via a gate oxide film, and then selectively etched by using an island pattern as a mask, and a trench 11 for element isolation is formed by selectively etching the substrate 10. A CVD oxide film 12 is buried and formed in the trench 11, a second layer polycrystalline silicon film 20 is formed on the whole surface, and the second layer polycrystalline silicon film 20 and the first layer polycrystalline silicon film 15 are selectively etched by using a line type pattern formed on the first layer polycrystalline silicon film 15 as a mask.

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、MOS構造の半導体装
置に係わり、特に素子分離技術の改良をはかった半導体
装置及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a MOS structure, and more particularly to a semiconductor device having improved element isolation technology and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体集積回路の素子分離技術と
して、LOCOS分離法に代わりトレンチ分離法が広く
使用されている。トレンチ分離法では、まずシリコン基
板上に形成した熱酸化膜,多結晶シリコン膜,CVDシ
リコン酸化膜をレジストパターニングし、RIEにより
エッチングする。この後、レジストを剥離し、CVDシ
リコン酸化膜をマスクにしてシリコン基板をRIEして
エッチングし、素子分離のための溝(トレンチ)を作
る。
2. Description of the Related Art In recent years, a trench isolation method has been widely used instead of a LOCOS isolation method as an element isolation technique for semiconductor integrated circuits. In the trench isolation method, first, a thermal oxide film, a polycrystalline silicon film, and a CVD silicon oxide film formed on a silicon substrate are resist-patterned and etched by RIE. After that, the resist is peeled off, and the silicon substrate is RIEed and etched using the CVD silicon oxide film as a mask to form trenches for element isolation.

【0003】次いで、トレンチ形成時に発生した結晶欠
陥を低減するために、窒素雰囲気中での熱処理及び酸化
雰囲気中での熱酸化を行い、トレンチ側壁に酸化膜を形
成する。ここで、素子分離能力を高めるためにトレンチ
側壁及びトレンチ底に不純物注入を行ってもよい。次い
で、トレンチをCVD法により絶縁物で埋める。その
後、CVD絶縁物をレジストエッチバック又はポリッシ
ングにより、多結晶シリコンが露出するまで削って平坦
化し、多結晶シリコン及びその下の酸化膜を取り除く。
Then, in order to reduce crystal defects generated during the formation of the trench, heat treatment in a nitrogen atmosphere and thermal oxidation in an oxidizing atmosphere are performed to form an oxide film on the sidewall of the trench. Here, impurities may be implanted into the trench sidewall and the trench bottom in order to enhance the element isolation capability. Next, the trench is filled with an insulator by the CVD method. After that, the CVD insulator is ground and planarized by resist etch back or polishing until the polycrystalline silicon is exposed, and the polycrystalline silicon and the oxide film thereunder are removed.

【0004】ここまでのプロセスで素子分離領域が形成
されるので、以下ではトランジスタ等の素子を素子領域
上に形成していく。まず、素子領域上のシリコン基板を
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う。次いで、一旦先の酸化膜
を剥離し、新たにゲート酸化膜を形成し、ゲートとなる
多結晶シリコンを推積する。その後、ゲートをパターニ
ングし、拡散層を形成して配線を行うことによりトラン
ジスタができあがる。
Since the element isolation region is formed by the processes up to this point, elements such as transistors will be formed on the element region in the following. First, the silicon substrate on the element region is oxidized, and impurities are implanted through the oxide film for controlling the threshold value of the transistor. Then, the previous oxide film is once peeled off, a gate oxide film is newly formed, and polycrystalline silicon to be a gate is deposited. After that, the gate is patterned, a diffusion layer is formed, and wiring is performed, whereby a transistor is completed.

【0005】このようなトレンチ素子分離法により、素
子分離のためのトレンチ幅はある程度までは狭くでき
る。しかし、上で述べたような、トレンチ素子分離領域
を形成した後に、ゲート酸化膜及びゲート電極を形成す
るプロセスにおいては、以下のような問題点が生じる。
By such a trench element isolation method, the trench width for element isolation can be narrowed to a certain extent. However, the following problems occur in the process of forming the gate oxide film and the gate electrode after forming the trench element isolation region as described above.

【0006】図31(a)に示すように、素子分離領域
は基板10に設けた溝(トレンチ)11内に絶縁膜12
を埋め込んで形成されるが、この素子分離領域を形成し
た後のNH4 F処理により、素子領域の端の部分に角1
4ができる。この後、ゲート酸化膜を形成しトランジス
タを構成すると、この角14の部分に電界が集中し、ゲ
ート酸化膜の絶縁破壊や、サブスレッショルド電流のキ
ンク等が生じ、トランジスタの特性を大幅に劣化させ
る。このため、この角がでないような、プロセス上の工
夫が必要となる。
As shown in FIG. 31A, the element isolation region has an insulating film 12 in a trench 11 provided in a substrate 10.
Is formed by embedding the element isolation region, but by the NH 4 F treatment after forming this element isolation region, a corner 1 is formed at the end of the element region.
You can do 4. After that, if a gate oxide film is formed to form a transistor, an electric field is concentrated at the corner 14, causing dielectric breakdown of the gate oxide film, kinking of a subthreshold current, etc., and greatly deteriorating the characteristics of the transistor. . Therefore, it is necessary to devise a process so that this corner is not formed.

【0007】また、図31(b)に示すように、例えば
基板10上にトンネル絶縁膜13を介して浮遊ゲート3
0を形成し、この浮遊ゲート30上にゲート絶縁膜31
を介して制御ゲート29を形成して電気的書き換え可能
なメモリセルを構成し、このメモリセルを複数個集積化
した不揮発性半導体記憶装置に対して、上で述べたよう
な素子分離方法を適用した場合を考える。
Further, as shown in FIG. 31B, for example, the floating gate 3 is formed on the substrate 10 via the tunnel insulating film 13.
0 is formed, and the gate insulating film 31 is formed on the floating gate 30.
The element isolation method as described above is applied to a non-volatile semiconductor memory device in which a control gate 29 is formed through the above to form an electrically rewritable memory cell and a plurality of the memory cells are integrated. Consider the case.

【0008】この場合、素子分離領域、トンネル酸化膜
及び多結晶シリコン電極形成後、浮遊ゲートを形成する
ために、素子分離領域上に多結晶シリコンのスリットを
形成する必要がある。集積化に伴い、浮遊ゲート電極の
スリット幅がある程度以下にしないと、浮遊ゲートと制
御ゲート間の容量が小さくなり、カップリング比が小さ
くなるという問題が生じる。例えば、素子分離幅が0.
4μmの場合、カップリング比との兼ね合いから、この
スリット幅は、0.2μm以下で形成する必要があり、
素子分離領域をさらに小さくすることは極めて困難とな
ってくる。
In this case, after forming the element isolation region, the tunnel oxide film and the polycrystalline silicon electrode, it is necessary to form a slit of polycrystalline silicon on the element isolation region in order to form the floating gate. With integration, unless the slit width of the floating gate electrode is reduced to a certain extent or less, the capacitance between the floating gate and the control gate becomes small and the coupling ratio becomes small. For example, the element isolation width is 0.
In the case of 4 μm, it is necessary to form the slit width to be 0.2 μm or less in consideration of the coupling ratio.
It becomes extremely difficult to make the element isolation region smaller.

【0009】また、素子分離領域の半導体基板を掘る
際、半導体基板全体を均一な幅で掘ることは非常に難し
く、結果として、メモリセルのゲート幅が半導体基板全
体でばらつく。そのため、半導体基板と浮遊ゲートの間
の容量がばらつき、カップリング比がばらつく。このと
き、浮遊ゲートと制御ゲート間の容量がこれを打ち消す
ように調節できれば(例えば、素子分離領域上で浮遊ゲ
ートとなる多結晶シリコンにスリットを形成する際に、
ゲート幅が広いところではスリット幅が狭くなれば、浮
遊ゲートと制御ゲート間の容量が大きくなり)、カップ
リング比のばらつきは低減できる。しかし、半導体基板
内の多数のメモリセル全てに対してこのように、浮遊ゲ
ートと制御ゲート間容量を調節することは不可能であ
る。
Further, when digging the semiconductor substrate in the element isolation region, it is very difficult to dig the entire semiconductor substrate with a uniform width, and as a result, the gate width of the memory cell varies in the entire semiconductor substrate. Therefore, the capacitance between the semiconductor substrate and the floating gate varies, and the coupling ratio also varies. At this time, if the capacitance between the floating gate and the control gate can be adjusted so as to cancel it (for example, when forming a slit in the polycrystalline silicon that will be the floating gate on the element isolation region,
If the slit width is narrower where the gate width is wider, the capacitance between the floating gate and the control gate is increased) and the variation in the coupling ratio can be reduced. However, it is impossible to adjust the capacitance between the floating gate and the control gate in this way for all the large number of memory cells in the semiconductor substrate.

【0010】また、電気的に書き換え可能なメモリにお
いては、メモリセルの他に多種類の周辺回路用トランジ
スタ、選択トランジスタを形成する必要がある。これら
トランジスタを形成する際、メモリセルと別のプロセス
で製作するとそれだけ工程数が増え、ビットあたりのコ
ストが高くなる。従って、メモリセルと同一のプロセス
で製作するのが望ましい。
Further, in an electrically rewritable memory, it is necessary to form various kinds of peripheral circuit transistors and select transistors in addition to the memory cells. If these transistors are formed in a process different from that of the memory cell, the number of steps is increased and the cost per bit is increased. Therefore, it is desirable to manufacture the memory cell in the same process.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のト
レンチ素子分離プロセスにおいては、素子領域に角がで
きることにより、ゲート酸化膜の絶縁破壊、サブスレッ
ショルド特性にキンクが生じること、最小素子分離幅が
ゲート電極のスリット幅により実質的に決まる問題があ
った。また、例えば不揮発性メモリに上で述べたような
素子分離方法を適用した場合、集積化に伴いゲート電極
のスリット幅がある程度以下にできなくなると、浮遊ゲ
ートと制御ゲート間の容量が小さくなり、カップリング
比が小さくなること、素子分離領域を形成する際に生じ
るゲート幅のばらつきにより、カップリング比のばらつ
きが生じることなどの問題があった。
As described above, in the conventional trench element isolation process, the formation of a corner in the element region causes dielectric breakdown of the gate oxide film, a kink in the subthreshold characteristics, and a minimum element isolation width. Has a problem that it is substantially determined by the slit width of the gate electrode. Further, for example, when the element isolation method as described above is applied to a non-volatile memory, if the slit width of the gate electrode cannot be reduced to a certain level or less due to integration, the capacitance between the floating gate and the control gate becomes small, There are problems that the coupling ratio becomes small and that the coupling ratio varies due to the variation in the gate width that occurs when forming the element isolation region.

【0012】本発明は、上記事情に考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、高耐圧のゲート絶縁膜
を有し、かつ高集積化,高信頼化をはかり得る半導体装
置及びその製造方法を提供することにある。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object thereof is to provide a semiconductor device having a high breakdown voltage gate insulating film and capable of achieving high integration and high reliability. It is to provide a manufacturing method.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、次のような構成を採用している。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following configurations.

【0014】即ち本発明(請求項1)は、MOS構造の
半導体装置において、半導体基板に島状の素子形成領域
を囲むように形成された素子分離用溝と、この溝内に埋
め込まれた素子分離用絶縁膜と、半導体基板の素子形成
領域上の一部にゲート絶縁膜を介して形成され、且つ両
端が素子分離用溝とセルフアラインで形成された第1層
導電膜と、第1層導電膜及び素子分離用絶縁膜上に形成
された第2層導電膜とを具備してなることを特徴とす
る。
That is, according to the present invention (claim 1), in a semiconductor device having a MOS structure, an element isolation groove formed so as to surround an island-shaped element formation region in a semiconductor substrate, and an element embedded in the groove. An isolation insulating film, a first conductive film which is formed on a part of an element formation region of a semiconductor substrate via a gate insulating film, and has both ends self-aligned with an element isolation groove; It is characterized by comprising a conductive film and a second conductive film formed on the element isolation insulating film.

【0015】また本発明(請求項2)は、上記構成の半
導体装置の製造方法において、半導体基板上にゲート絶
縁膜を介して第1層導電膜を形成する工程と、島状パタ
ーンをマスクに第1層導電膜を選択エッチングし、且つ
基板を選択エッチングして素子分離用溝を形成する工程
と、素子分離用溝内に絶縁膜を埋め込む工程と、全面に
第2層導電膜を形成する工程と、第1層導電膜上を通る
ライン状パターンをマスクに第2層導電膜及び第1層導
電膜を選択エッチングする工程とを含むことを特徴とす
る。
According to a second aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device having the above structure, a step of forming a first-layer conductive film on a semiconductor substrate via a gate insulating film, and using the island pattern as a mask. A step of selectively etching the first-layer conductive film and a substrate to form an element isolation groove, a step of embedding an insulating film in the element isolation groove, and a second-layer conductive film formed on the entire surface. The method is characterized by including a step and a step of selectively etching the second-layer conductive film and the first-layer conductive film using a linear pattern passing over the first-layer conductive film as a mask.

【0016】また本発明(請求項3)は、半導体基板上
にトンネル絶縁膜を介して浮遊ゲートを形成し、この浮
遊ゲート上にゲート絶縁膜を介して制御ゲートを形成し
て電気的書き換え可能な不揮発性メモリセルを構成し、
このメモリセルをマトリックス配置した半導体装置にお
いて、半導体基板にメモリセルを分離するための素子分
離用溝が形成され、この溝内に素子分離用絶縁膜が埋め
込み形成され、浮遊ゲートの対向する2辺は素子分離用
溝とセルフアラインで形成され、残りの2辺は制御ゲー
トとセルフアラインで形成されてなることを特徴とす
る。
Further, according to the present invention (claim 3), a floating gate is formed on a semiconductor substrate via a tunnel insulating film, and a control gate is formed on the floating gate via a gate insulating film to enable electrical rewriting. A non-volatile memory cell,
In a semiconductor device in which the memory cells are arranged in a matrix, an element isolation groove for isolating the memory cells is formed in a semiconductor substrate, and an element isolation insulating film is buried in the groove, and two opposing sides of a floating gate are formed. Are self-aligned with the element isolation trench, and the remaining two sides are self-aligned with the control gate.

【0017】また本発明(請求項4)は、半導体基板上
に電気的書き替え可能な不揮発性メモリセルをマトリッ
クス配置してなる半導体装置の製造方法において、半導
体基板上にトンネル絶縁膜を介して浮遊ゲートとなる第
1層導電膜を形成する工程と、ライン状パターンをマス
クに第1層導電膜及びトンネル絶縁膜を選択エッチング
し、且つ基板を選択エッチングして素子分離用溝を形成
する工程と、素子分離用溝内に絶縁膜を埋め込む工程
と、次いで全面にゲート絶縁膜を介して制御ゲートとな
る第2層導電膜を形成する工程と、第1の導電膜のライ
ン状パターンと交差する第2のライン状パターンをマス
クに第2層導電膜及び第1層導電膜を選択エッチングす
る工程とを含むことを特徴とする。
The present invention (claim 4) is a method for manufacturing a semiconductor device in which electrically rewritable nonvolatile memory cells are arranged in a matrix on a semiconductor substrate, and a tunnel insulating film is provided on the semiconductor substrate. A step of forming a first-layer conductive film to be a floating gate, and a step of selectively etching the first-layer conductive film and the tunnel insulating film using the line pattern as a mask, and further selectively etching the substrate to form a device isolation groove. And a step of burying an insulating film in the isolation trench, a step of forming a second-layer conductive film to be a control gate on the entire surface through a gate insulating film, and a line-shaped pattern of the first conductive film. And a step of selectively etching the second-layer conductive film and the first-layer conductive film using the second line-shaped pattern as a mask.

【0018】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は、次のものがあげられる。
The preferred embodiments of the present invention are as follows.

【0019】(1) 埋め込み絶縁膜は、基板表面より高く
第1層導電膜上面より低い位置まで埋め込まれているこ
と。
(1) The buried insulating film is buried up to a position higher than the substrate surface and lower than the upper surface of the first-layer conductive film.

【0020】(2) 第1層導電膜の選択エッチング後で素
子分離用溝の選択エッチング前に、半導体基板上の第1
層導電膜に近接した領域に第1層導電膜下の絶縁膜より
も薄い絶縁膜を形成し、この絶縁膜上に第1層導電膜と
導通した導電性材料を形成すること。
(2) After the selective etching of the conductive film of the first layer and before the selective etching of the trench for element isolation, the first conductive film on the semiconductor substrate is formed.
Forming an insulating film thinner than the insulating film under the first conductive film in a region close to the conductive film, and forming a conductive material electrically connected to the first conductive film on the insulating film.

【0021】(3) 半導体基板のエッチングマスクの一部
に用いた導電材料を基板と接触させて形成すること。さ
らに、半導体基板のエッチングマスクを少なくとも2層
の導電性材料で形成すること。
(3) The conductive material used for a part of the etching mask of the semiconductor substrate is formed in contact with the substrate. Further, the etching mask of the semiconductor substrate is formed of at least two layers of conductive material.

【0022】(4) 半導体基板のエッチングマスクを少な
くとも2層の導電性材料で形成すること。
(4) The etching mask for the semiconductor substrate is formed of at least two layers of conductive material.

【0023】(5) 半導体記憶装置において、周辺トラン
ジスタ(メモリセル以外のトランジスタ)のゲート電極
の少なくとも一部に、メモリセルの浮遊ゲートと同一の
導電層を有すること。
(5) In the semiconductor memory device, at least a part of the gate electrode of the peripheral transistor (transistor other than the memory cell) has the same conductive layer as the floating gate of the memory cell.

【0024】(6) 半導体記憶装置において、ゲート幅に
対応し、浮遊ゲートの側壁部の面積を制御することによ
りカップリング比を制御すること。
(6) In the semiconductor memory device, the coupling ratio is controlled by controlling the area of the side wall of the floating gate corresponding to the gate width.

【0025】(7) 半導体基板のエッチングマスクに用い
た導電性材料を浮遊ゲート電極とし、導電性材料の側壁
部の少なくとも一部に浮遊ゲートの絶縁膜があり、この
絶縁膜を介して2層目の導電性材料が積層されること。
(7) The conductive material used for the etching mask of the semiconductor substrate is used as the floating gate electrode, and the insulating film of the floating gate is present on at least a part of the side wall of the conductive material. The conductive material of the eye is laminated.

【0026】(8) メモリセル以外のトランジスタのゲー
ト電極の少なくとも一部が浮遊ゲート電極と制御ゲート
電極の少なくとも一部の層が積層されて形成し、少なく
とも一部で電気的に接続されていること。
(8) At least a part of a gate electrode of a transistor other than a memory cell is formed by laminating at least a part of layers of a floating gate electrode and a control gate electrode, and is electrically connected at least at a part. thing.

【0027】[0027]

【作用】本発明によれば、第1層導電膜のスリット幅が
そのまま素子分離幅となる、いわゆる自己整合されるた
めに、各トランジスタ間の距離を縮小でき、高集積化が
可能となる。さらに、埋め込み絶縁膜を基板表面より高
い位置まで形成することにより、素子領域の端の部分に
角ができることはなく、高耐圧のゲート絶縁膜が形成で
きる。
According to the present invention, since the slit width of the first-layer conductive film becomes the element isolation width as it is, ie, so-called self-alignment is performed, the distance between the respective transistors can be reduced and high integration can be achieved. Furthermore, by forming the embedded insulating film to a position higher than the surface of the substrate, it is possible to form a high breakdown voltage gate insulating film without forming a corner at the end portion of the element region.

【0028】ここで、本発明では半導体基板を掘る際に
ゲート絶縁膜のエッジ部を高エネルギーの粒子が叩くた
めに、ゲート絶縁膜の信頼性が低下する可能性がある。
さらに、トレンチ内に埋め込んだ絶縁物をエッチバック
する際に、ゲート電極に電荷がチャージアップし、これ
により生じる電界によりゲート絶縁膜の絶縁破壊、ある
いは信頼性の低下が生じる可能性がある。
In the present invention, since the high-energy particles hit the edge portion of the gate insulating film when the semiconductor substrate is dug, the reliability of the gate insulating film may be lowered.
Furthermore, when the insulator buried in the trench is etched back, charges are charged up in the gate electrode, and the electric field generated thereby may cause dielectric breakdown of the gate insulating film or decrease in reliability.

【0029】しかし、ゲート電極に側壁を形成すること
により、トレンチを掘る際に酸化膜エッジ部が保護され
るため、絶縁耐圧の劣化が生じることはない。さらに、
側壁の下には、ゲート絶縁膜よりも薄い絶縁膜が形成さ
れているので、トレンチ内に埋め込んだ絶縁物をエッチ
バックする際に生じる、ゲート電極のチャージアップに
起因するゲート絶縁膜の絶縁破壊或いは信頼性の低下
は、このゲート絶縁膜よりも薄い絶縁膜で起こるため
に、ゲート絶縁膜への損傷が低減される。
However, by forming the side wall on the gate electrode, the oxide film edge portion is protected when the trench is dug, so that the breakdown voltage does not deteriorate. further,
Since the insulating film thinner than the gate insulating film is formed under the side wall, the dielectric breakdown of the gate insulating film caused by the charge-up of the gate electrode, which occurs when the insulator buried in the trench is etched back. Alternatively, the reliability is reduced in the insulating film thinner than the gate insulating film, so that damage to the gate insulating film is reduced.

【0030】また、不揮発性半導体記憶装置について、
上記素子分離方法を適用した場合については、トレンチ
内に埋め込んだ絶縁物をエッチバックする際に、ガスの
供給律速となるため、エッチングレートはその素子分離
幅に大きく依存する。即ち、例えばトレンチ幅が狭い
(即ちゲート幅が広い)場合にはエッチングレートが速
くなるため、浮遊ゲート側壁部の浮遊ゲート・制御ゲー
ト間容量が増大する。また、トレンチ幅が広い場合には
逆になる。これにより、半導体基板内のカップリング比
のばらつきが低減される。
Regarding the nonvolatile semiconductor memory device,
In the case of applying the above-mentioned element isolation method, the etching rate greatly depends on the element isolation width because the rate of gas supply is controlled when etching back the insulator buried in the trench. That is, for example, when the trench width is narrow (that is, the gate width is wide), the etching rate becomes fast, and the capacitance between the floating gate and the control gate on the floating gate sidewall increases. Also, when the trench width is wide, the opposite is true. This reduces variations in the coupling ratio within the semiconductor substrate.

【0031】また、ゲート幅に対応して浮遊ゲート側壁
部の面積を調節することにより、カップリング比が制御
できる。さらに、周辺回路用トランジスタ及び選択トラ
ンジスタはメモリセルと同一のプロセスで形成できるた
め、工程数が削減できる。また、本発明はゲート電極が
チャージアップする可能性のあるプロセス、例えばイオ
ン注入、RIE、CDEなど全てに対して有効である。
Further, the coupling ratio can be controlled by adjusting the area of the floating gate side wall portion in accordance with the gate width. Further, since the peripheral circuit transistor and the selection transistor can be formed in the same process as the memory cell, the number of steps can be reduced. Further, the present invention is effective for all processes in which the gate electrode may be charged up, such as ion implantation, RIE, and CDE.

【0032】[0032]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0033】(実施例1)図1は本発明の第1の実施例
に係わるMOSトランジスタの素子構造を示す平面図、
図2(a)は図1の矢視A−A′断面図、図2(b)は
図1の矢視B−B′断面図である。この実施例では、単
体のトランジスタ構造を示しているが、一般にこのトレ
ンチ素子分離はDRAM,SRAM,EEPROMなど
のセル構造にも使用することができる。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a plan view showing an element structure of a MOS transistor according to a first embodiment of the present invention,
2A is a sectional view taken along the line AA 'in FIG. 1, and FIG. 2B is a sectional view taken along the line BB' in FIG. In this embodiment, a single transistor structure is shown, but in general, this trench element isolation can also be used for cell structures such as DRAM, SRAM, and EEPROM.

【0034】図中10はn型シリコン基板、11は素子
分離用溝(トレンチ)、12は埋め込み絶縁膜、13は
ゲート絶縁膜、15は第1層導電膜からなるゲート電
極、17は素子分離領域、18は素子領域、19はCV
D絶縁膜、20は第2層導電膜からなるゲート電極、2
1はゲート電極コンタクト、22はソース・ドレイン電
極、23はソース・ドレイン拡散層、24は層間絶縁膜
を示している。
In the figure, 10 is an n-type silicon substrate, 11 is an element isolation groove (trench), 12 is a buried insulating film, 13 is a gate insulating film, 15 is a gate electrode made of a first-layer conductive film, and 17 is element isolation. Region, 18 is element region, 19 is CV
D insulating film, 20 is a gate electrode made of a second conductive film, 2
Reference numeral 1 is a gate electrode contact, 22 is a source / drain electrode, 23 is a source / drain diffusion layer, and 24 is an interlayer insulating film.

【0035】次に、本実施例の製造工程について、図3
〜5を参照して説明する。これらの図は図1の矢視A−
A′断面に相当している。
Next, the manufacturing process of this embodiment will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIGS. These figures are shown in FIG.
It corresponds to the A ′ cross section.

【0036】まず、図3(a)に示すように、n型シリ
コン基板10に、例えば表面硼素濃度1×1016cm-3
でpウェルを形成し、ゲートが形成される領域にしきい
値を調節するために適当なチャネルインプラを行う。続
いて、シリコン基板10の表面に、例えば10nmの熱
酸化膜(ゲート絶縁膜)13を形成し、ゲート電極とし
て第1層多結晶シリコン膜15を例えば400nm推積
する。
First, as shown in FIG. 3A, an n-type silicon substrate 10 is provided with, for example, a surface boron concentration of 1 × 10 16 cm −3.
Then, a p-well is formed, and appropriate channel implantation is performed to adjust the threshold value in the region where the gate is formed. Subsequently, a thermal oxide film (gate insulating film) 13 having a thickness of 10 nm, for example, is formed on the surface of the silicon substrate 10, and a first-layer polycrystalline silicon film 15 serving as a gate electrode is deposited to a thickness of 400 nm, for example.

【0037】次いで、図3(b)に示すように、多結晶
シリコン膜15上に酸化膜を例えば18nm形成した
後、その上にトレンチRIE時のマスクとなる酸化膜1
9をCVD法により例えば350nm推積する。
Next, as shown in FIG. 3B, after forming an oxide film of, for example, 18 nm on the polycrystalline silicon film 15, the oxide film 1 serving as a mask during trench RIE is formed thereon.
9 is deposited to a thickness of 350 nm by the CVD method, for example.

【0038】次いで、図3(c)に示すように、フォト
リソグラフィ工程により素子分離領域のパターニングを
行った後、レジスト(図示せず)をマスクとしてCVD
酸化膜19,多結晶シリコン膜15,ゲート酸化膜13
を異方性エッチングにより選択エッチングし、さらにシ
リコン基板10を異方性エッチングにより選択エッチン
グして素子分離用溝(トレンチ)11を形成する。この
ときのエッチングは、レジストをマスクとしてCVD酸
化膜19からシリコン基板10までをエッチングして最
後にレジストを剥離してもよいし、レジストをマスクと
してCVD酸化膜19をエッチングしてからレジストを
剥離し、CVD酸化膜19をマスクとして多結晶シリコ
ン膜15,ゲート酸化膜13、シリコン基板10をエッ
チングしてもよい。
Next, as shown in FIG. 3C, after patterning the element isolation region by a photolithography process, CVD is performed using a resist (not shown) as a mask.
Oxide film 19, polycrystalline silicon film 15, gate oxide film 13
Is selectively etched by anisotropic etching, and the silicon substrate 10 is further selectively etched by anisotropic etching to form a trench 11 for element isolation. In this etching, the CVD oxide film 19 to the silicon substrate 10 may be etched using the resist as a mask and the resist may be peeled off at the end, or the CVD oxide film 19 may be etched using the resist as a mask and then the resist is peeled off. Then, the polycrystalline silicon film 15, the gate oxide film 13, and the silicon substrate 10 may be etched using the CVD oxide film 19 as a mask.

【0039】次いで、トレンチ形成時に発生したダメー
ジを除去するために、例えば窒素雰囲気或いは不活性ガ
ス雰囲気中で熱処理を行い、またゲート酸化膜13のエ
ッジを保護する意味も含めて、例えば塩化水素或いは水
蒸気を含んだ酸化雰囲気中でトレンチ側壁部を熱酸化す
る。ここで、フィールド反転を防止するためにトレンチ
の側壁或いはトレンチの底に不純物を注入してもよい。
その後、図4(d)に示すように、トレンチを埋め込む
ように、例えばTEOSガスを用いたCVD法によりS
iO2 膜12を例えば1000nm推積する。
Next, in order to remove the damage generated at the time of forming the trench, a heat treatment is performed in, for example, a nitrogen atmosphere or an inert gas atmosphere, and the meaning of protecting the edge of the gate oxide film 13 is also included. The trench sidewall is thermally oxidized in an oxidizing atmosphere containing water vapor. Here, in order to prevent field inversion, impurities may be implanted into the sidewall of the trench or the bottom of the trench.
Then, as shown in FIG. 4D, S is formed by a CVD method using, for example, TEOS gas so as to fill the trench.
The iO 2 film 12 is deposited to a thickness of 1000 nm, for example.

【0040】次いで、図4(e)に示すように、多結晶
シリコン膜15が露出するまで酸化膜12をRIEによ
りエッチバックする。このとき、多結晶シリコン膜15
がエッチバックのストッパとして働く。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
もよいし、またポリッシングを用いてもよい。
Next, as shown in FIG. 4E, the oxide film 12 is etched back by RIE until the polycrystalline silicon film 15 is exposed. At this time, the polycrystalline silicon film 15
Acts as a stopper for etch back. For this etch back, an etching back technique using a resist may be used, or polishing may be used.

【0041】次いで、多結晶シリコン膜15に例えば1
2nmの酸化膜を形成した後、例えば燐のドーピングを
1×1018cm-3行う。酸化膜をエッチングした後、ゲ
ート電極を配線するため、第2層多結晶シリコン膜20
を例えばCVD法により200nm推積し、例えば燐の
ドーピングをイオン注入法により1×1021cm-3
う。その後、フォトリソグラフィ工程によりゲート領域
をパターニングした後、多結晶シリコン膜20をエッチ
ングする。このときのA−A′断面の状態を図5(f)
に、B−B′断面の状態を図5(g)に示す。
Then, the polycrystalline silicon film 15 is coated with, for example, 1
After forming a 2 nm oxide film, for example, phosphorus doping is performed at 1 × 10 18 cm −3 . After etching the oxide film, the second-layer polycrystalline silicon film 20 is formed for wiring the gate electrode.
Is deposited to a thickness of 200 nm by, for example, a CVD method, and phosphorus doping is performed at 1 × 10 21 cm −3 by an ion implantation method. After that, the gate region is patterned by a photolithography process, and then the polycrystalline silicon film 20 is etched. The state of the AA 'cross section at this time is shown in FIG.
FIG. 5 (g) shows the state of the BB 'cross section.

【0042】これ以降は、ソース・ドレイン拡散層形
成、層間絶縁推積、コンタクトホールエッチング工程
後、例えばA1によりソース・ドレインの配線を行うこ
とによって、前記図1及び図2に示すトランジスタが完
成する。
After that, after the source / drain diffusion layer formation, the interlayer insulation deposition, and the contact hole etching process, the source / drain wiring is performed by, for example, A1 to complete the transistor shown in FIGS. .

【0043】このように本実施例によれば、従来のトレ
ンチ素子分離方法に比べて、ゲート多結晶シリコンのウ
イングが形成されないため、高集積化が可能となる。ま
た、素子領域の端の部分に角ができることはなく、高耐
圧のゲート酸化膜が形成できる。
As described above, according to this embodiment, as compared with the conventional trench element isolation method, the wing of the gate polycrystalline silicon is not formed, so that high integration can be achieved. Further, a corner is not formed at the end portion of the element region, and a high breakdown voltage gate oxide film can be formed.

【0044】(実施例2)第1の実施例では、半導体基
板を掘る際にゲート酸化膜のエッジ部を高エネルギーの
粒子が叩くために、ゲート酸化膜の劣化をもたらす可能
性がある。また、トレンチ内に推積した絶縁物をエッチ
バックする際に、ゲート電極がチャージアップして、ゲ
ート酸化膜の劣化をもたらす可能性がある。
(Embodiment 2) In the first embodiment, high energy particles hit the edge portion of the gate oxide film when the semiconductor substrate is dug, which may cause deterioration of the gate oxide film. Further, when the insulator deposited in the trench is etched back, the gate electrode may be charged up, which may cause deterioration of the gate oxide film.

【0045】この本実施例では、半導体基板を掘る際
に、ゲート酸化膜のエッジ部が多結晶シリコン側壁で保
護されているために、劣化が起こりにくい。また、この
多結晶シリコン側壁の下の領域にはゲート酸化膜よりも
薄い酸化膜が形成されているために、エッチバック時の
酸化膜の劣化はこの領域で起こり、ゲート酸化膜の劣化
が低減できる。以下に、この実施例の工程を図6〜図8
に示す。
In this embodiment, since the edge portion of the gate oxide film is protected by the side wall of polycrystalline silicon when the semiconductor substrate is dug, deterioration is unlikely to occur. Further, since the oxide film thinner than the gate oxide film is formed in the region under the side wall of the polycrystalline silicon, the deterioration of the oxide film during the etch back occurs in this region, and the deterioration of the gate oxide film is reduced. it can. The steps of this embodiment will be described below with reference to FIGS.
Shown in

【0046】まず、図6(a)に示すように、n型シリ
コン基板10に、例えば表面硼素濃度1×1016cm-3
でpウェルを形成し、ゲートが形成される領域にしきい
値を調節するために適当なチャネルインプラを行う。そ
の後、シリコン基板表面に例えば10nmの熱酸化膜
(ゲート絶縁膜)13を形成し、ゲート電極として第1
層多結晶シリコン膜15を、例えば400nm推積す
る。その後、多結晶シリコン膜15上にSiN膜43を
例えば50nm形成する。
First, as shown in FIG. 6A, the n-type silicon substrate 10 is provided with, for example, a surface boron concentration of 1 × 10 16 cm −3.
Then, a p-well is formed, and appropriate channel implantation is performed to adjust the threshold value in the region where the gate is formed. Then, a thermal oxide film (gate insulating film) 13 having a thickness of, for example, 10 nm is formed on the surface of the silicon substrate, and a first gate electrode is formed.
The layer polycrystalline silicon film 15 is deposited to a thickness of 400 nm, for example. After that, the SiN film 43 is formed on the polycrystalline silicon film 15 to have a thickness of 50 nm, for example.

【0047】次いで、図6(b)に示すように、フォト
リソグラフィ工程により素子分離領域のパターニングを
行った後、レジスト(図示せず)をマスクとして上部S
iN膜43,多結晶シリコン膜15,ゲート酸化膜13
を異方性エッチングによりエッチングする。このときの
エッチングは、レジストをマスクとして上部SiN膜4
3からゲート酸化膜13までをエッチングして最後にレ
ジストを剥離してもよいし、レジストをマスクとして上
部SiN膜43をエッチングした後レジストを剥離し、
上部SiN膜43をマスクとして多結晶シリコン膜1
5,ゲート酸化膜13をエッチングしてもよい。
Next, as shown in FIG. 6B, after patterning the element isolation region by a photolithography process, the upper portion S is formed by using a resist (not shown) as a mask.
iN film 43, polycrystalline silicon film 15, gate oxide film 13
Is etched by anisotropic etching. The etching at this time is performed by using the resist as a mask and the upper SiN film 4
3 to the gate oxide film 13 may be etched and the resist may be removed at the end, or the upper SiN film 43 may be etched using the resist as a mask and then the resist may be removed.
Polycrystalline silicon film 1 using upper SiN film 43 as a mask
5. The gate oxide film 13 may be etched.

【0048】次いで、図6(c)に示すように、露出し
た基板表面にゲート酸化膜13よりも膜厚の薄い、例え
ば5nmの酸化膜44を熱酸化により形成する。次い
で、図6(d)に示すように、隣を高濃度にドープした
多結晶シリコン膜45を、例えば30nm推積する。こ
の多結晶シリコン膜45は隣をドープしていなくてもよ
い。
Next, as shown in FIG. 6C, an oxide film 44 having a thickness smaller than that of the gate oxide film 13, for example, 5 nm is formed on the exposed substrate surface by thermal oxidation. Next, as shown in FIG. 6D, a polycrystalline silicon film 45, which is heavily doped in the adjacent area, is deposited to a thickness of, for example, 30 nm. This polycrystalline silicon film 45 does not need to be adjacently doped.

【0049】次いで、図7(e)に示すように、RIE
により多結晶シリコン膜45をエッチングし、多結晶シ
リコン膜15に多結晶シリコンの側壁46を形成する。
Then, as shown in FIG. 7E, RIE is performed.
Thus, the polycrystalline silicon film 45 is etched to form a polycrystalline silicon side wall 46 on the polycrystalline silicon film 15.

【0050】次いで、図7(f)に示すように、RIE
或いはNH4 Fによりシリコン基板10上の薄い酸化膜
44をエッチングした後、シリコン基板10をRIEに
よりエッチングする。このとき、多結晶シリコン膜15
上のSiN膜43は、シリコン基板10をエッチングす
る際のマスクとなるので、NH4 F処理により完全にエ
ッチングされない程度に厚いことが必要である。
Then, as shown in FIG. 7F, RIE is performed.
Alternatively, after etching the thin oxide film 44 on the silicon substrate 10 with NH 4 F, the silicon substrate 10 is etched by RIE. At this time, the polycrystalline silicon film 15
Since the upper SiN film 43 serves as a mask when the silicon substrate 10 is etched, it needs to be thick enough not to be completely etched by the NH 4 F treatment.

【0051】次いで、トレンチ形成時に発生した結晶欠
陥を除去するために、例えば窒素雰囲気或いは不活性ガ
ス雰囲気中で熱処理を行った後、例えば塩化水素或いは
水蒸気を含んだ酸化雰囲気中でトレンチ側壁部を熱酸化
する。このとき、側壁部の多結晶シリコン46は完全に
酸化されない程度に厚いことが必要である。ここで、フ
ィールド反転を防止するために、トレンチの側壁或いは
トレンチの底に不純物を注入してもよい。その後、図7
(g)に示すように、トレンチを埋め込むように、例え
ばTEOSガスを用いたCVD法により酸化膜12を推
積する。
Then, in order to remove crystal defects generated during the formation of the trench, heat treatment is performed in, for example, a nitrogen atmosphere or an inert gas atmosphere, and then the trench sidewalls are removed in an oxidizing atmosphere containing hydrogen chloride or water vapor. Thermally oxidize. At this time, the polycrystalline silicon 46 on the side wall needs to be thick enough not to be completely oxidized. Here, in order to prevent field inversion, impurities may be injected into the sidewall of the trench or the bottom of the trench. After that, FIG.
As shown in (g), the oxide film 12 is deposited by, for example, a CVD method using TEOS gas so as to fill the trench.

【0052】次いで、図8(h)に示すように、多結晶
シリコン膜15が露出するまで酸化膜12をエッチバッ
クする。このとき、多結晶シリコン膜15がエッチバッ
クのストッパとして働く。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よいし、ま
た、ポリッシングを用いてもよい。
Next, as shown in FIG. 8H, the oxide film 12 is etched back until the polycrystalline silicon film 15 is exposed. At this time, the polycrystalline silicon film 15 functions as a stopper for etch back. For this etch back, an etch back technique using a resist may be used, or polishing may be used.

【0053】次いで、図8(i)に示すように、側壁多
結晶シリコン46を完全に酸化して酸化膜47を形成す
る。酸化膜47は多結晶シリコン膜15の側壁のみなら
ず上面にも形成される。このとき、側壁多結晶シリコン
46が高濃度に不純物ドープしてあれば、ドープされて
いない多結晶シリコン膜15よりも非常に酸化され易
い。
Next, as shown in FIG. 8I, the sidewall polycrystalline silicon 46 is completely oxidized to form an oxide film 47. The oxide film 47 is formed not only on the side wall of the polycrystalline silicon film 15 but also on the upper surface thereof. At this time, if the sidewall polycrystalline silicon 46 is heavily doped with impurities, it is much more easily oxidized than the undoped polycrystalline silicon film 15.

【0054】次いで、図8(j)に示すように、多結晶
シリコン膜15の表面が露出するまで酸化膜47を、例
えばNH4 F処理或いはRIEによりエッチングする。
この後、第1の実施例の工程と同様にしてトランジスタ
が完成する。
Next, as shown in FIG. 8J, the oxide film 47 is etched by, eg, NH 4 F treatment or RIE until the surface of the polycrystalline silicon film 15 is exposed.
After that, the transistor is completed in the same manner as the process of the first embodiment.

【0055】(実施例3)本発明の素子分離方法を不揮
発性半導体装置(NAND型EEPROM)に適用した
場合の実施例を示す。図9は2つのNANDセル部分を
示す平面図、図10(a)は図9の矢視A−A′断面図
(メモリセル部分)、図10(b)は図9の矢視B−
B′断面図(選択及び周辺トランジスタ部分)、図11
は図9の矢視C−C′断面図である。なお、図9におい
てM(M1 〜M8 )はメモリセル、S(S1 ,S2 )は
選択トランジスタを示している。
(Embodiment 3) An embodiment in which the element isolation method of the present invention is applied to a nonvolatile semiconductor device (NAND type EEPROM) will be described. 9 is a plan view showing two NAND cell parts, FIG. 10A is a sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 9 (memory cell part), and FIG.
B ′ cross-sectional view (selection and peripheral transistor portion), FIG.
FIG. 10 is a sectional view taken along the line CC ′ of FIG. 9. In FIG. 9, M (M1 to M8) are memory cells, and S (S1, S2) are select transistors.

【0056】本実施例においては、浮遊ゲートの側壁部
も浮遊ゲートと制御ゲート間の容量として利用するため
に、カップリング比を大きくでき、かつゲート幅との兼
ね合いによりカップリング比を制御するという特徴を持
つ。また、トレンチ内酸化物のエッチバックを行う際
に、ゲート幅が広い領域では、エッチバックが速く進
み、ゲート幅が狭い領域ではエッチバックが遅く進む。
従って、カップリング比のばらつきは低減される。さら
に、選択及び周辺トランジスタも、制御ゲートとなる多
結晶シリコンを推積する前に浮遊ゲート上の絶縁膜をエ
ッチングすることにより、メモリセルと同一の工程で形
成でき、工程数が削減できる。
In the present embodiment, since the side wall of the floating gate is also used as the capacitance between the floating gate and the control gate, the coupling ratio can be increased and the coupling ratio is controlled in consideration of the gate width. With characteristics. Further, when the oxide in the trench is etched back, the etchback progresses faster in the region where the gate width is wide, and the etchback progresses slowly in the region where the gate width is narrow.
Therefore, the variation of the coupling ratio is reduced. Further, the selection and peripheral transistors can also be formed in the same step as the memory cell by etching the insulating film on the floating gate before depositing the polycrystalline silicon serving as the control gate, and the number of steps can be reduced.

【0057】図12〜14を用いて本実施例の製造工程
を説明する。これらの図において、(a)はA−A′断
面でセル部を示し、(b)はB−B′断面で周辺部を示
している。
The manufacturing process of this embodiment will be described with reference to FIGS. In these figures, (a) shows the cell part in the AA 'cross section, and (b) shows the peripheral part in the BB' cross section.

【0058】まず、第1或いは第2の実施例と同様の工
程により素子分離を行う。但し本実施例では、島状の素
子領域を囲むようにトレンチを形成するのではなく、ラ
イン状の素子領域を形成するために、ワード線と直交す
る方向のライン状レジストパターンをマスクに浮遊ゲー
トとなる第1層多結晶シリコン膜を選択エッチングする
と共に、基板を選択エッチングしてライン状にトレンチ
を形成する。
First, element isolation is performed by the same steps as in the first or second embodiment. However, in this embodiment, in order to form a line-shaped element region rather than forming a trench so as to surround the island-shaped element region, a floating gate is used as a mask with a line-shaped resist pattern in the direction orthogonal to the word lines as a mask. The first-layer polycrystalline silicon film to be formed is selectively etched, and the substrate is selectively etched to form line-shaped trenches.

【0059】次いで、図12に示すように、例えば12
nmの熱酸化膜13を形成後、セル部には浮遊ゲートと
なる第1層多結晶シリコン膜30を形成し、周辺部には
ゲート電極となる第1層多結晶シリコン膜15を形成す
る。これらの多結晶シリコン膜30,15は同じ膜をパ
ターニングして形成されるものである。続いて、多結晶
シリコン膜30,15に、例えば1×1018cm-3のド
ーピングを行う。さらに、多結晶シリコン膜30,15
上の酸化膜を剥離後、シリコン酸化膜或いはONO等の
酸化膜31を例えば20nm形成する。
Then, as shown in FIG. 12, for example, 12
After the thermal oxide film 13 having a thickness of 10 nm is formed, the first-layer polycrystalline silicon film 30 serving as a floating gate is formed in the cell portion, and the first-layer polycrystalline silicon film 15 serving as a gate electrode is formed in the peripheral portion. These polycrystalline silicon films 30 and 15 are formed by patterning the same film. Then, the polycrystalline silicon films 30 and 15 are doped with, for example, 1 × 10 18 cm −3 . Further, the polycrystalline silicon films 30, 15
After removing the upper oxide film, a silicon oxide film or an oxide film 31 of ONO or the like is formed to a thickness of 20 nm, for example.

【0060】次いで、図13に示すように、フォトリソ
グラフィ工程によりセル部上にフォトレジスト33を形
成し、レジスト33で覆われていない周辺ゲート及び選
択ゲート上の酸化膜31をエッチング除去する。このと
き、周辺部ではゲート電極15の側部に側壁酸化膜34
が残存することになる。
Next, as shown in FIG. 13, a photoresist 33 is formed on the cell portion by a photolithography process, and the oxide film 31 on the peripheral gate and the select gate not covered with the resist 33 is removed by etching. At this time, in the peripheral portion, the sidewall oxide film 34 is formed on the side of the gate electrode 15.
Will remain.

【0061】次いで、図14に示すように、セル部には
制御ゲートとなる第2層多結晶シリコン膜29を、周辺
部にはゲート電極となる第2層多結晶シリコン膜20
を、例えば200nm推積する。これらの多結晶シリコ
ン膜29,20は形成領域がことなるのみで実質的に同
じ膜である。
Then, as shown in FIG. 14, the second-layer polycrystalline silicon film 29 serving as a control gate is formed in the cell portion, and the second-layer polycrystalline silicon film 20 serving as a gate electrode is formed in the peripheral portion.
Is accumulated by, for example, 200 nm. These polycrystalline silicon films 29 and 20 are substantially the same film except that the formation regions are different.

【0062】次いで、ワード線方向のライン状レジスト
パターンをマスクに、第2層多結晶シリコン膜29(2
0)、酸化膜31、第1層多結晶シリコン膜30(1
5)をRIEにより選択エッチングし、ワード線方向に
メモリセル及び選択トランジスタが分離する。そして、
ソース・ドレイン拡散層を形成することによりメモリセ
ルが完成する。
Then, using the line-shaped resist pattern in the word line direction as a mask, the second-layer polycrystalline silicon film 29 (2
0), oxide film 31, first-layer polycrystalline silicon film 30 (1
5) is selectively etched by RIE to separate the memory cell and the selection transistor in the word line direction. And
The memory cell is completed by forming the source / drain diffusion layers.

【0063】(実施例4)次に、本発明の第4の実施例
として、EEPROMのメモリセル部分及び周辺回路部
分(Vpp系Tr,VM /Vcc系Tr部;Vppは高電圧,
VM は中間電圧,Vccは電源電圧)を同時に形成するプ
ロセスについて説明する。
(Embodiment 4) Next, as a fourth embodiment of the present invention, a memory cell portion and a peripheral circuit portion of an EEPROM (Vpp system Tr, VM / Vcc system Tr section; Vpp is a high voltage,
The process of simultaneously forming the intermediate voltage VM and the power supply voltage Vcc will be described.

【0064】まず、図15(a)に示すように、p型シ
リコン基板50に、例えば表面燐濃度1×1016cm-3
になるように、リソグラフィ工程と組み合わせてn型ウ
ェル51を形成し、次いで例えば表面硼素濃度が3×1
6 cm-3になるように選択的にp型ウェル52を形成
する。このとき、nウェル51はpウェル52よりも深
く形成し、図15(a)に示すようにセル部では2重ウ
ェルとする。
First, as shown in FIG. 15A, on the p-type silicon substrate 50, for example, the surface phosphorus concentration is 1 × 10 16 cm −3.
To form the n-type well 51 in combination with a lithography process, and then, for example, the surface boron concentration is 3 × 1.
The p-type well 52 is selectively formed to have a density of 0 6 cm -3 . At this time, the n well 51 is formed deeper than the p well 52, and is a double well in the cell portion as shown in FIG.

【0065】次いで、通常のLOCOS工程でフィール
ド酸化膜53を形成する。その後、各トランジスタのチ
ャネルインプラを行った後、例えば30nm厚のVpp系
Trのゲート酸化膜54を形成する。続いて、Vpp系T
r部になるところのみレジスト55で覆い、他のTr部
及びセル部の酸化膜をエッチング除去する。その後、V
M 系/Vcc系Trのゲート酸化膜56及び選択トランジ
スタのゲート酸化膜を例えば16nm酸化形成する。
Then, a field oxide film 53 is formed by a normal LOCOS process. Then, after performing channel implantation of each transistor, a gate oxide film 54 of, for example, 30 nm thick Vpp-based Tr is formed. Next, Vpp system T
Only the portion to be the r portion is covered with the resist 55, and the oxide films of the other Tr portion and the cell portion are removed by etching. Then V
The M / Vcc Tr gate oxide film 56 and the select transistor gate oxide film are oxidized and formed, for example, to 16 nm.

【0066】次いで、図15(b)に示すように、Vpp
系,VM /Vcc選択トランジスタ部をレジストで覆い、
メモリセル部の酸化膜をエッチング除去する。その後、
トンネル酸化膜57を例えば6〜10nm熱酸化により
形成する。
Next, as shown in FIG. 15B, Vpp
System, VM / Vcc select transistor part is covered with resist,
The oxide film in the memory cell portion is removed by etching. afterwards,
The tunnel oxide film 57 is formed by thermal oxidation of 6 to 10 nm, for example.

【0067】次いで、図16(c)に示すように、第1
層多結晶シリコン膜58を例えば400nm、CVDS
iO2 膜58を200nm堆積形成する。その後、フォ
トリソグラフィ工程によりトレンチパターンを形成す
る。
Then, as shown in FIG. 16C, the first
The layer polycrystalline silicon film 58 is, for example, 400 nm, CVDS
An iO 2 film 58 is formed to a thickness of 200 nm. Then, a trench pattern is formed by a photolithography process.

【0068】次いで、図16(d)に示すように、トレ
ンチ部を絶縁膜60で埋め込んだ後、全面にONO膜6
1を形成し、その上に第2層多結晶シリコン膜62を例
えば200nm堆積する。続いて、第2層多結晶シリコ
ン膜62上にレジストパターン63を形成し、周辺Tr
部及び選択Tr部になる多結晶シリコン膜62及びON
O膜61をエッチング除去する。この例では、ONO膜
61上の多結晶シリコン膜62、ONO膜61をエッチ
ング除去したが、エッチング除去せずに形成することが
できる。このとき、周辺Trは1層目の多結晶シリコン
膜58に直接Alを接触できるように、一部2層目の多
結晶シリコン膜62とONO膜61を除去することが必
要である。また、2層目の多結晶シリコン膜62を20
0nm堆積後、表面を平坦にするため、ポリッシングを
行ってもよい。
Next, as shown in FIG. 16D, after filling the trench portion with the insulating film 60, the ONO film 6 is formed on the entire surface.
1 is formed, and the second-layer polycrystalline silicon film 62 is deposited thereon to a thickness of 200 nm, for example. Subsequently, a resist pattern 63 is formed on the second-layer polycrystalline silicon film 62, and the peripheral Tr
Part and polycrystalline silicon film 62 to be the selected Tr part and ON
The O film 61 is removed by etching. In this example, the polycrystalline silicon film 62 and the ONO film 61 on the ONO film 61 are removed by etching, but they can be formed without etching removal. At this time, it is necessary to partially remove the second-layer polycrystalline silicon film 62 and the ONO film 61 so that the peripheral Tr can directly contact Al with the first-layer polycrystalline silicon film 58. In addition, the second-layer polycrystalline silicon film 62 is formed into 20
After 0 nm deposition, polishing may be performed to make the surface flat.

【0069】次いで、図17(e)に示すように、WS
i等の低抵抗材料を2層目の多結晶シリコン膜62に接
触させて堆積する。そして、1,2層目の多結晶シリコ
ン膜58,62及びWSi膜65,ONO膜61を1つ
のレジストマスク66で順次エッチングする。そして、
メモリセルの制御ゲート,浮遊ゲート,選択ゲート、周
辺Trのゲートを形成し、メタライゼーションを行うこ
とにより、図17(f)に示すような構成が得られる。
なお、図中の68は層間絶縁膜、69はAl配線層であ
る。
Then, as shown in FIG. 17E, WS
A low resistance material such as i is deposited in contact with the second-layer polycrystalline silicon film 62. Then, the first and second-layer polycrystalline silicon films 58 and 62, the WSi film 65, and the ONO film 61 are sequentially etched with one resist mask 66. And
By forming a control gate, a floating gate, a selection gate, and a peripheral Tr gate of the memory cell and performing metallization, a structure as shown in FIG. 17F is obtained.
In the figure, 68 is an interlayer insulating film, and 69 is an Al wiring layer.

【0070】この工程を用いれば、これまで周辺Trと
セル部Trを別々の工程でパターンを形成していたが、
これを1つのパターンで形成できる。また、浮遊ゲート
の加工をする必要がなく、トレンチパターンと同時に形
成できる。以上の2点により大幅に工程省略ができ、低
コストでメモリが形成できる。なお、図18にメモリセ
ル部、周辺部の概略図を示しておく。
By using this process, the pattern of the peripheral Tr and the cell portion Tr has been formed in separate processes until now.
This can be formed in one pattern. Further, it is not necessary to process the floating gate, and it can be formed simultaneously with the trench pattern. Due to the above two points, the steps can be largely omitted, and the memory can be formed at low cost. Note that FIG. 18 shows a schematic diagram of the memory cell portion and the peripheral portion.

【0071】(実施例5)第1の実施例では、半導体基
板を掘る際にゲート酸化膜のエッジ部を高エネルギーの
粒子が叩くために、ゲート酸化膜の劣化をもたらす可能
性がある。また、トレンチ内に堆積した絶縁物をエッチ
バックする際に、ゲート電極がチャージアップして、ゲ
ート酸化膜の劣化をもたらす可能性がある。この実施例
では、多結晶シリコンが基板と接続されているため、チ
ャージアップによる劣化が起こりにくい。
(Embodiment 5) In the first embodiment, when the semiconductor substrate is dug, high energy particles hit the edge portion of the gate oxide film, which may cause deterioration of the gate oxide film. Further, when the insulator deposited in the trench is etched back, the gate electrode may be charged up, which may cause deterioration of the gate oxide film. In this embodiment, since polycrystalline silicon is connected to the substrate, deterioration due to charge-up is unlikely to occur.

【0072】図19〜25に本実施例の工程断面図を示
す。図19〜25の左側は図9のD−D′断面、右側は
E−E′断面に相当している。
19 to 25 show process sectional views of this embodiment. The left side of FIGS. 19 to 25 corresponds to the DD ′ section in FIG. 9, and the right side corresponds to the EE ′ section.

【0073】まず、図19に示すように、シリコン基板
10上にゲート酸化膜13を2種類を形成した後、例え
ば第1層多結晶シリコン膜30を100nm堆積し、例
えばソース部分71の多結晶シリコン膜30及び酸化膜
13を選択的にエッチング除去する。
First, as shown in FIG. 19, after forming two kinds of gate oxide films 13 on a silicon substrate 10, for example, a first layer polycrystalline silicon film 30 is deposited to a thickness of 100 nm, and, for example, a polycrystalline portion of a source portion 71 is formed. The silicon film 30 and the oxide film 13 are selectively removed by etching.

【0074】次いで、図20に示すように、例えば第2
層多結晶シリコン膜30′を300nm、CVD−Si
2 膜19を200nm堆積する。このとき、2層目の
多結晶シリコン膜30′は1層目の多結晶シリコン膜3
0及び基板10と電気的に接触して形成でき、今後のプ
ロセスにかかるチャージアップダメージはこの接触部分
で基板10にチャージが放出されるため、ダメージがな
くなる。
Next, as shown in FIG. 20, for example, the second
Layer polycrystalline silicon film 30 'to 300 nm, CVD-Si
An O 2 film 19 is deposited to 200 nm. At this time, the second-layer polycrystalline silicon film 30 ′ is the first-layer polycrystalline silicon film 3
0 and the substrate 10 can be formed in electrical contact with each other, and charge-up damage in a future process is released because the charge is discharged to the substrate 10 at this contact portion.

【0075】以下の工程は、図21〜25に示すよう
に、これまで述べた工程と同様にすればよい。なお、図
中の37は制御ゲートとなる多結晶シリコン膜29の上
に形成されて該膜29をパターニングする際に用いる絶
縁膜である。
The following steps may be the same as the steps described so far, as shown in FIGS. Incidentally, 37 in the figure is an insulating film which is formed on the polycrystalline silicon film 29 serving as a control gate and used when patterning the film 29.

【0076】(実施例6)本実施例も酸化膜に印加され
るダメージを低減させる方法である。図26,27に工
程断面図を示す。この図は図9のD−D′断面に相当す
る。
(Embodiment 6) This embodiment is also a method of reducing damage applied to an oxide film. 26 and 27 show process sectional views. This figure corresponds to the DD ′ cross section of FIG. 9.

【0077】これまでの実施例では、基板上に酸化膜
(ゲート酸化膜),多結晶シリコン膜,SiO2 CVD
膜の3層であったが、本実施例ではさらに1層導電層を
形成して計5層に形成する。
In the above embodiments, the oxide film (gate oxide film), the polycrystalline silicon film, the SiO 2 CVD film is formed on the substrate.
Although the film has three layers, in this embodiment, one conductive layer is further formed to form a total of five layers.

【0078】即ち、図26(a)に示すように基板10
上にゲート酸化膜13を介して第1層多結晶シリコン膜
15を堆積した後、その上に絶縁膜39を介して多結晶
シリコン膜38を堆積し、その上にCVD−SiO2
19を堆積する。次いで、図26(b)に示すように、
絶縁膜19上に設けたレジストパターン(図示せず)を
マスクに19〜11を選択エッチングしてトレンチ11
を形成する。
That is, as shown in FIG.
After depositing the first-layer polycrystalline silicon film 15 via the gate oxide film 13 thereon, a polycrystalline silicon film 38 is deposited thereon via the insulating film 39, and the CVD-SiO 2 film 19 is deposited thereon. accumulate. Then, as shown in FIG.
Using the resist pattern (not shown) provided on the insulating film 19 as a mask, the trenches 11 to 11 are selectively etched.
To form.

【0079】次いで、図27(c)に示すように、絶縁
膜12の堆積及びエッチバックにより、トレンチ11内
に絶縁膜12を埋め込み形成する。本実施例では、上層
の導電膜がエッチバック時など、チャージアップはする
が、下層までチャージアップしないため、トンネル酸化
膜等のゲート酸化膜13が劣化することはない。
Then, as shown in FIG. 27C, the insulating film 12 is buried and formed in the trench 11 by depositing and etching back the insulating film 12. In this embodiment, although the upper conductive film is charged up when it is etched back, the gate oxide film 13 such as the tunnel oxide film is not deteriorated because it is not charged up to the lower layer.

【0080】次いで、図27(d)に示すように、多結
晶シリコン膜38,絶縁膜39を除去する。その後は、
これまで述べたのと同様の工程を経て形成される。
Then, as shown in FIG. 27D, the polycrystalline silicon film 38 and the insulating film 39 are removed. After that,
It is formed through the same steps as described above.

【0081】本実施例では、先の実施例と同様の効果が
得られるのは勿論のこと、フォトリソグラフィのマスク
数を増やすことなく、チャージアップダメージを回避す
ることができる。
In this embodiment, the same effects as in the previous embodiment can be obtained, and charge-up damage can be avoided without increasing the number of photolithographic masks.

【0082】なお、以上に述べた実施例は、NANDセ
ル型EEPROMを中心にしたものであるが、これに限
定されるものではなく、広く半導体デバイスに適用する
ことができる。
Although the above-described embodiment is mainly concerned with the NAND cell type EEPROM, it is not limited to this, and can be widely applied to semiconductor devices.

【0083】(実施例7)図28(a)は本発明の第7
の実施例を示す平面図、図28(b)は(a)の矢視A
−A′断面図である。
(Embodiment 7) FIG. 28A shows a seventh embodiment of the present invention.
28B is a plan view showing the embodiment of FIG.
It is a -A 'sectional view.

【0084】この実施例では、トレンチ分離の側面及び
状面の一部に埋込みn+ 拡散層を形成してソース81及
びドレイン82を形成し、前の実施例と同様の工程で浮
遊ゲート30、制御ゲート29を形成している。これら
のアレイは図29(a)又は(b)のようにSG(又は
ST)で示した選択ゲートを介して形成される。動作は
従来と同様である。
In this embodiment, the source 81 and the drain 82 are formed by forming a buried n + diffusion layer on the side surface and part of the surface of the trench isolation, and the floating gate 30, The control gate 29 is formed. These arrays are formed through the select gates SG (or ST) as shown in FIG. 29A or 29B. The operation is similar to the conventional one.

【0085】また、図30は本実施例の変形例であり、
(a)は平面図、(b)は(a)の矢視A−A′断面図
を示している。基本的には図28と同様であるが、トレ
ンチ側面のみを埋込みn+ 層にしている点が異なる。
FIG. 30 shows a modification of this embodiment,
(A) is a plan view and (b) is a sectional view taken along the line AA ′ of (a). Basically, it is similar to FIG. 28, except that only the side surface of the trench is a buried n + layer.

【0086】このような構造であれば、埋込みn+ 層の
領域を縮小することができ、かつ浮遊ゲートの側面を多
結晶シリコン間容量に用いているため、低電圧で書き込
みを行うことができる。
With such a structure, the region of the buried n + layer can be reduced, and since the side surface of the floating gate is used for the interpolycrystalline silicon capacitor, writing can be performed at a low voltage. .

【0087】[0087]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ゲ
ート電極のスリット幅がそのまま素子分離幅となる、い
わゆる自己整合で形成されるために、各トランジスタ間
の距離を縮小でき、高集積化が可能となる。また、素子
領域の端の部分に角ができることはなく、高耐圧の酸化
膜が形成できる。さらに、ゲート電極に側壁を形成する
ことにより、トレンチを掘る際に酸化膜エッジ部が保護
されるため、絶縁耐圧の劣化が生じることはない。ま
た、側壁の下には、ゲート絶縁膜よりも薄い酸化膜が形
成されているので、トレンチ内に埋め込んだ絶縁物をエ
ッチングする際に生じる、ゲート電極のチャージアップ
に起因する酸化膜の絶縁破壊あるいは信頼性の低下は、
このゲート酸化膜よりも薄い酸化膜で起こるために、ゲ
ート酸化膜への損傷が低減される。
As described in detail above, according to the present invention, since the slit width of the gate electrode becomes the element isolation width as it is, so-called self-alignment is performed, the distance between each transistor can be reduced, and the high It becomes possible to integrate. In addition, no corner is formed at the end of the element region, and a high breakdown voltage oxide film can be formed. Further, by forming the side wall on the gate electrode, the oxide film edge portion is protected when the trench is dug, so that the breakdown voltage does not deteriorate. Further, since an oxide film thinner than the gate insulating film is formed under the side wall, the dielectric breakdown of the oxide film caused by the charge-up of the gate electrode, which occurs when the insulator buried in the trench is etched. Or the decrease in reliability is
Since the oxide film is thinner than the gate oxide film, damage to the gate oxide film is reduced.

【0088】また、不揮発性半導体記憶装置について、
上記素子分離方法を適用した場合については、トレンチ
内に埋め込んだ絶縁物をエッチバックする際に、ガスの
供給律速となるため、エッチングレートはその素子分離
幅に大きく依存する。例えば、トレンチ幅が狭い(即ち
ゲート幅が広い)場合にはエッチングレートが速くなる
ため、浮遊ゲート側壁部の浮遊ゲート・制御ゲート間容
量が増大する。また、トレンチ幅が広い場合には逆にな
る。これにより、半導体基板内のカップリング比のばら
つきが低減される。
Regarding the nonvolatile semiconductor memory device,
In the case of applying the above-mentioned element isolation method, the etching rate greatly depends on the element isolation width because the rate of gas supply is controlled when etching back the insulator buried in the trench. For example, when the trench width is narrow (that is, the gate width is wide), the etching rate is increased, and the capacitance between the floating gate and the control gate on the floating gate sidewall increases. Also, when the trench width is wide, the opposite is true. This reduces variations in the coupling ratio within the semiconductor substrate.

【0089】また、ゲート幅に対応して浮遊ゲート側壁
部の面積を調節することによりカップリング比が制御で
きる。さらに、周辺回路用トランジスタ、及び選択トラ
ンジスタはメモリセルと同一のプロセスで形成できるた
め、工程数が削減できる利点がある。
Further, the coupling ratio can be controlled by adjusting the area of the floating gate side wall portion in accordance with the gate width. Further, since the peripheral circuit transistor and the selection transistor can be formed in the same process as the memory cell, there is an advantage that the number of steps can be reduced.

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

【図1】第1の実施例に係わるMOSトランジスタの素
子構造を示す平面図。
FIG. 1 is a plan view showing an element structure of a MOS transistor according to a first embodiment.

【図2】図1の矢視A−A′,B−B′断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA ′, BB ′ of FIG.

【図3】第1の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the first embodiment.

【図4】第1の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the first embodiment.

【図5】第1の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the first embodiment.

【図6】第2の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the second embodiment.

【図7】第2の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the second embodiment.

【図8】第2の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 8 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the second embodiment.

【図9】第3の実施例に係わるEEPROMの素子構造
を示す平面図。
FIG. 9 is a plan view showing the element structure of the EEPROM according to the third embodiment.

【図10】図9の矢視A−A′,B−B′断面図。10 is a sectional view taken along the line AA ′, BB ′ of FIG.

【図11】図9の矢視C−C′断面図。FIG. 11 is a sectional view taken along the line CC ′ of FIG. 9.

【図12】第3の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 12 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the third embodiment.

【図13】第3の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 13 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the third embodiment.

【図14】第3の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 14 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the third embodiment.

【図15】第4の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 15 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the fourth embodiment.

【図16】第4の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 16 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the fourth embodiment.

【図17】第4の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 17 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the fourth embodiment.

【図18】第4の実施例におけるメモリセル部及び周辺
部の構成を示す断面図。
FIG. 18 is a sectional view showing a configuration of a memory cell portion and a peripheral portion in a fourth embodiment.

【図19】第5の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 19 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the fifth embodiment.

【図20】第5の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 20 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the fifth embodiment.

【図21】第5の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 21 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the fifth embodiment.

【図22】第5の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 22 is a sectional view showing the manufacturing process of the fifth embodiment.

【図23】第5の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 23 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the fifth embodiment.

【図24】第5の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 24 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the fifth embodiment.

【図25】第5の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 25 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the fifth embodiment.

【図26】第6の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 26 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the sixth embodiment.

【図27】第6の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 27 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the sixth embodiment.

【図28】第7の実施例を示す平面図と断面図。FIG. 28 is a plan view and a cross-sectional view showing a seventh embodiment.

【図29】第7の実施例における等価回路図。FIG. 29 is an equivalent circuit diagram of the seventh embodiment.

【図30】第7の実施例の変形例を示す平面図と断面
図。
FIG. 30 is a plan view and a cross-sectional view showing a modified example of the seventh embodiment.

【図31】従来のトレンチ素子分離の問題点を示す図。FIG. 31 is a view showing a problem of conventional trench element isolation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…n型シリコン基板 11…素子分離用溝(トレンチ) 12…埋め込み絶縁膜 13…ゲート絶縁膜 15…第1層導電膜からなるゲート電極 17…素子分離領域 18…素子領域 19…CVD絶縁膜 20…第2層導電膜からなるゲート電極 21…ゲート電極コンタクト 22…ソース・ドレイン電極 23…ソース・ドレイン拡散層 24…層間絶縁膜 29…第2層導電膜からなる制御ゲート 30…第1層導電膜からなる浮遊ゲート 31…ゲート絶縁膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... N-type silicon substrate 11 ... Element | device isolation groove | channel (trench) 12 ... Embedded insulating film 13 ... Gate insulating film 15 ... Gate electrode consisting of a 1st layer conductive film 17 ... Element isolation area 18 ... Element area 19 ... CVD insulating film 20 ... Gate Electrode Made of Second Layer Conductive Film 21 ... Gate Electrode Contact 22 ... Source / Drain Electrode 23 ... Source / Drain Diffusion Layer 24 ... Interlayer Insulating Film 29 ... Control Gate 30 Made of Second Layer Conductive Film ... First Layer Floating gate 31 made of conductive film ... Gate insulating film

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 29/78 H01L 29/78 301 R (72)発明者 丸山 徹 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 渡部 浩 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 ヘミンク・ゲルトヤン 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Reference number within the agency FI Technical display location H01L 21/76 29/78 H01L 29/78 301 R (72) Inventor Toru Maruyama Komukai, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture TOSHIBA-Cho No. 1 In stock company Toshiba R & D Center (72) Inventor Hiroshi Watanabe Komukai-komukai-ku, Kanagawa Pref. Komukai TOSHIBA-cho No. 1 Inside company Toshiba Research & Development Center (72) Inventor Hemink Gertoyan Kawasaki Kanagawa Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Yokohama-shi Incorporated company Toshiba Research and Development Center

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板に島状の素子形成領域を囲むよ
うに形成された素子分離用溝と、この溝内に埋め込まれ
た素子分離用絶縁膜と、前記基板の素子形成領域上の一
部にゲート絶縁膜を介して形成され、且つ両端が前記素
子分離用溝とセルフアラインで形成された第1層導電膜
と、この第1層導電膜及び前記素子分離用絶縁膜上に形
成された第2層導電膜とを具備してなることを特徴とす
る半導体装置。
1. An element isolation groove formed on a semiconductor substrate so as to surround an island-shaped element formation region, an element isolation insulating film embedded in the groove, and an element isolation region on the substrate. A first-layer conductive film which is formed on a gate insulating film via a gate insulating film and whose both ends are self-aligned with the element-isolating groove, and is formed on the first-layer conductive film and the element-isolating insulating film. A semiconductor device comprising: a second conductive film layer.
【請求項2】半導体基板上にゲート絶縁膜を介して第1
層導電膜を形成する工程と、島状パターンをマスクに第
1層導電膜を選択エッチングし、且つ基板を選択エッチ
ングして素子分離用溝を形成する工程と、前記素子分離
用溝内に絶縁膜を埋め込む工程と、次いで全面に第2層
導電膜を形成する工程と、第1層導電膜上を通るライン
状パターンをマスクに第2層導電膜及び第1層導電膜を
選択エッチングする工程とを含むことを特徴とする半導
体装置の製造方法。
2. A first substrate on a semiconductor substrate via a gate insulating film.
A step of forming a layer conductive film, a step of selectively etching the first layer conductive film by using the island pattern as a mask, and a step of selectively etching the substrate to form an element isolation groove, and insulating in the element isolation groove. A step of embedding the film, a step of forming a second-layer conductive film on the entire surface, and a step of selectively etching the second-layer conductive film and the first-layer conductive film using a linear pattern passing over the first-layer conductive film as a mask A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項3】半導体基板上にトンネル絶縁膜を介して第
1層導電膜からなる浮遊ゲートを形成し、この浮遊ゲー
ト上にゲート絶縁膜を介して第2層導電膜からなる制御
ゲートを形成して電気的書き換え可能な不揮発性メモリ
セルを構成し、このメモリセルをマトリックス配置した
半導体装置において、 前記基板にメモリセルを分離するための素子分離用溝が
形成され、この溝内に素子分離用絶縁膜が埋め込み形成
され、前記浮遊ゲートの対向する2辺は前記素子分離用
溝とセルフアラインで形成され、残りの2辺は前記制御
ゲートとセルフアラインで形成されてなることを特徴と
する半導体装置。
3. A floating gate made of a first layer conductive film is formed on a semiconductor substrate via a tunnel insulating film, and a control gate made of a second layer conductive film is formed on the floating gate via a gate insulating film. In a semiconductor device in which electrically rewritable non-volatile memory cells are formed by arranging the memory cells in a matrix, an element isolation groove for separating the memory cells is formed in the substrate, and the element isolation groove is formed in the groove. An insulating film for filling is formed, two opposing sides of the floating gate are self-aligned with the isolation trench, and the remaining two sides are self-aligned with the control gate. Semiconductor device.
【請求項4】半導体基板上に電気的書き替え可能な不揮
発性メモリセルをマトリックス配置してなる半導体装置
の製造方法において、 半導体基板上にトンネル絶縁膜を介して浮遊ゲートとな
る第1層導電膜を形成する工程と、ライン状パターンを
マスクに第1層導電膜及びトンネル絶縁膜を選択エッチ
ングし、且つ基板を選択エッチングして素子分離用溝を
形成する工程と、前記素子分離用溝内に絶縁膜を埋め込
む工程と、次いで全面にゲート絶縁膜を介して制御ゲー
トとなる第2層導電膜を形成する工程と、第1の導電膜
のライン状パターンと交差する第2のライン状パターン
をマスクに第2層導電膜及び第1層導電膜を選択エッチ
ングする工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製
造方法。
4. A method of manufacturing a semiconductor device comprising electrically rewritable non-volatile memory cells arranged in a matrix on a semiconductor substrate, comprising: a first layer conductive layer serving as a floating gate on a semiconductor substrate via a tunnel insulating film. A step of forming a film, a step of selectively etching the first-layer conductive film and the tunnel insulating film using the line-shaped pattern as a mask, and a step of selectively etching the substrate to form an element isolation groove; A step of burying an insulating film in the first step, a step of forming a second-layer conductive film to be a control gate on the entire surface through a gate insulating film, and a second line-shaped pattern intersecting the line-shaped pattern of the first conductive film And a step of selectively etching the second-layer conductive film and the first-layer conductive film with the mask as a mask.
【請求項5】前記埋め込み絶縁膜の上面は、前記基板表
面より高く第1層導電膜上面より低いことを特徴とする
請求項1又は3に記載の半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the upper surface of the embedded insulating film is higher than the surface of the substrate and lower than the upper surface of the first-layer conductive film.
【請求項6】第1層導電膜の選択エッチング後で素子分
離用溝の選択エッチング前に、前記基板上の第1層導電
膜に近接した領域に第1層導電膜下の絶縁膜よりも薄い
絶縁膜を形成し、この絶縁膜上に第1層導電膜と導通し
た導電性材料を形成することを特徴とする請求項2又は
4に記載の半導体装置の製造方法。
6. After the selective etching of the first-layer conductive film and before the selective etching of the element isolation trench, a region of the substrate close to the first-layer conductive film is formed more than an insulating film below the first-layer conductive film. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein a thin insulating film is formed, and a conductive material that is electrically connected to the first-layer conductive film is formed on the insulating film.
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JP (1) JPH0817948A (en)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6034393A (en) * 1997-06-16 2000-03-07 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Nonvolatile semiconductor memory device using trench isolation and manufacturing method thereof
US6274434B1 (en) 1998-11-11 2001-08-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of making memory cell with shallow trench isolation
US6340611B1 (en) 1997-06-27 2002-01-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory device
US6462373B2 (en) 1999-12-01 2002-10-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory device having tapered portion on side wall of charge accumulation layer
JP2004273643A (en) * 2003-03-06 2004-09-30 Fujitsu Ltd Semiconductor storage and its manufacturing method
US6943074B2 (en) 1999-04-27 2005-09-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory device having a two-layer gate structure and method for manufacturing the same
JP2006509366A (en) * 2002-12-06 2006-03-16 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Self-aligned shallow trench isolation with improved coupling coefficient in floating gate devices
US7038291B2 (en) 2001-02-06 2006-05-02 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device and method of fabricating the same
JP2006286720A (en) * 2005-03-31 2006-10-19 Toshiba Corp Semiconductor device and its manufacturing method
US7141475B2 (en) 1997-03-28 2006-11-28 Renesas Technology Corp. Non-volatile semiconductor memory and method of making same, and semiconductor device and method of making device
US7224019B2 (en) 2004-02-24 2007-05-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device and method of manufacture thereof
JP2008010537A (en) * 2006-06-28 2008-01-17 Toshiba Corp Nand nonvolatile semiconductor memory and its manufacturing method
JP2008103735A (en) * 2007-10-22 2008-05-01 Toshiba Corp Nonvolatile semiconductor storage device
US7414284B2 (en) 2001-06-26 2008-08-19 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory and manufacturing method thereof
US7919389B2 (en) 2003-10-02 2011-04-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device that is resistant to high voltages and a method of manufacturing the same
JP2012015502A (en) * 2010-06-04 2012-01-19 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device

Cited By (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7692234B2 (en) 1997-03-28 2010-04-06 Renesas Technology Corp. Non-volatile semiconductor memory and method of making same, and semiconductor device and method of making device
US7141475B2 (en) 1997-03-28 2006-11-28 Renesas Technology Corp. Non-volatile semiconductor memory and method of making same, and semiconductor device and method of making device
US7304345B2 (en) 1997-03-28 2007-12-04 Renesas Technology Corp. Non-volatile semiconductor memory and method of making same, and semiconductor device and method of making device
US7528036B2 (en) 1997-03-28 2009-05-05 Renesas Technology Corp. Non-volatile semiconductor memory and method of making same, and semiconductor device and method of making device
US7195976B2 (en) 1997-03-28 2007-03-27 Renesas Technology Corp. Non-volatile semiconductor memory and method of making same, and semiconductor device and method of making device
US7179711B2 (en) 1997-03-28 2007-02-20 Renesas Technology Corp. Non-volatile semiconductor memory and method of making same, and semiconductor device and method of making device
US6034393A (en) * 1997-06-16 2000-03-07 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Nonvolatile semiconductor memory device using trench isolation and manufacturing method thereof
US6340611B1 (en) 1997-06-27 2002-01-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory device
US6639296B2 (en) 1998-11-11 2003-10-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device and method of manufacturing the same
US6274434B1 (en) 1998-11-11 2001-08-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of making memory cell with shallow trench isolation
US6943074B2 (en) 1999-04-27 2005-09-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory device having a two-layer gate structure and method for manufacturing the same
US6462373B2 (en) 1999-12-01 2002-10-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory device having tapered portion on side wall of charge accumulation layer
US7038291B2 (en) 2001-02-06 2006-05-02 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device and method of fabricating the same
US7749836B2 (en) 2001-06-26 2010-07-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory and manufacturing method thereof
US7414284B2 (en) 2001-06-26 2008-08-19 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory and manufacturing method thereof
US7439167B2 (en) 2001-06-26 2008-10-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory and manufacturing method thereof
JP2006509366A (en) * 2002-12-06 2006-03-16 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Self-aligned shallow trench isolation with improved coupling coefficient in floating gate devices
JP2004273643A (en) * 2003-03-06 2004-09-30 Fujitsu Ltd Semiconductor storage and its manufacturing method
US7919389B2 (en) 2003-10-02 2011-04-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device that is resistant to high voltages and a method of manufacturing the same
US7579241B2 (en) 2004-02-24 2009-08-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device and method of manufacture thereof
US7224019B2 (en) 2004-02-24 2007-05-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device and method of manufacture thereof
JP2006286720A (en) * 2005-03-31 2006-10-19 Toshiba Corp Semiconductor device and its manufacturing method
JP2008010537A (en) * 2006-06-28 2008-01-17 Toshiba Corp Nand nonvolatile semiconductor memory and its manufacturing method
JP2008103735A (en) * 2007-10-22 2008-05-01 Toshiba Corp Nonvolatile semiconductor storage device
US9064884B2 (en) 2010-06-04 2015-06-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device having aligned side surfaces
US10074663B2 (en) 2010-06-04 2018-09-11 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
JP2012015502A (en) * 2010-06-04 2012-01-19 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device
US9461067B2 (en) 2010-06-04 2016-10-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device

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