JPH0888360A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JPH0888360A
JPH0888360A JP6246929A JP24692994A JPH0888360A JP H0888360 A JPH0888360 A JP H0888360A JP 6246929 A JP6246929 A JP 6246929A JP 24692994 A JP24692994 A JP 24692994A JP H0888360 A JPH0888360 A JP H0888360A
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JP
Japan
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region
oxide film
semiconductor substrate
film
gate
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JP6246929A
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Japanese (ja)
Inventor
Osayoshi Senda
修義 千田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B41/00Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
    • H10B41/40Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the peripheral circuit region
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
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    • H10B41/40Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the peripheral circuit region
    • H10B41/42Simultaneous manufacture of periphery and memory cells
    • H10B41/49Simultaneous manufacture of periphery and memory cells comprising different types of peripheral transistor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Element Separation (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE: To eliminate the decline of the reversing voltage and the variation of a field by a method wherein the wear of a field oxide film is avoided. CONSTITUTION: An insulating film 9 including a silicon nitride film is formed on the surface of the field oxide film 3 of the element isolation region of a semiconductor substrate 2. One or both of a first conductive layer 8 and a second conductive layer 18 on the semiconductor substrate 2 are used as the gate electrodes 8 and 18 of a MOS transistor. In the manufacturing method of a semiconductor device like this, ions are implanted into a channel in order to control the threshold of the MOS transistor by utilizing the insulating film 9 which includes at least a silicon nitride film as a buffer film. The silicon nitride film in the insulating film 9 blocks the movements of heavy metal impurities existing in an interlayer insulating film and suppresses the characteristic variation of the reverse voltage of the field oxide film.

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、不揮発性メモリや多電
源を有する半導体装置に係り、特に複数の領域に形成さ
れるゲート電極下のゲート酸化膜の膜厚が異なる半導体
装置及びその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a non-volatile memory and multiple power supplies, and more particularly to a semiconductor device having different gate oxide film thicknesses under gate electrodes formed in a plurality of regions and a method of manufacturing the same. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の例えばEPROMを混載したロジ
ックを備えた多電源の半導体装置の平面図を図7に示
す。図に示すようにこの半導体装置1の半導体基板は、
セル領域10を構成する第1領域と、例えば、12.5
Vなどの高電圧電源(HV)領域20を構成する第2領
域と、例えば、5Vの電源電圧で動作するロジック領域
30を構成する第3領域を備えている。図16乃至図2
1に示す製造工程断面図を参照してこの半導体装置の製
造工程を説明する。まず、シリコン半導体などの半導体
基板2表面にLOCOS法により各領域を分離する厚さ
550nmのフィールド酸化膜3を形成する。これを形
成するには半導体基板2表面の素子形成領域にマスクを
施し、加熱処理を行って素子分離領域を形成する。フィ
ールド酸化膜3を形成する事によって半導体基板2はセ
ル領域10、HV領域20及びロジック領域30にそれ
ぞれ素子分離される(図16(a))。次に、半導体基
板2表面上の素子領域に厚さ15nm程度のダミー酸化
膜4を形成する。そして、その上にセル領域10を開口
し、HV領域20及びロジック領域30を被覆するフォ
トレジスト5を形成する。
2. Description of the Related Art FIG. 7 is a plan view of a conventional multi-power semiconductor device having a logic in which EPROMs are mounted together. As shown in the figure, the semiconductor substrate of the semiconductor device 1 is
A first region forming the cell region 10 and, for example, 12.5
A high voltage power supply (HV) region 20 such as V is provided with a second region and a logic region 30 operating with a power supply voltage of 5V is provided as a third region. 16 to 2
The manufacturing process of this semiconductor device will be described with reference to the manufacturing process sectional view shown in FIG. First, a field oxide film 3 having a thickness of 550 nm that separates each region is formed on the surface of a semiconductor substrate 2 such as a silicon semiconductor by the LOCOS method. To form this, a mask is applied to the element formation region on the surface of the semiconductor substrate 2 and heat treatment is performed to form an element isolation region. By forming the field oxide film 3, the semiconductor substrate 2 is separated into the cell region 10, the HV region 20 and the logic region 30 (FIG. 16A). Next, a dummy oxide film 4 having a thickness of about 15 nm is formed in the element region on the surface of the semiconductor substrate 2. Then, a cell region 10 is opened thereon and a photoresist 5 covering the HV region 20 and the logic region 30 is formed.

【0003】このフォトレジスト5をマスクとしてセル
領域10にボロンイオンを60KeV、3×1012at
oms/cm2 の条件で注入するチャネルイオン注入6
を行う(図16(b))。次に、セル領域10にゲート
酸化膜を形成するためにフォトレジスト5を酸処理して
剥離する。その後、セルのダミー酸化膜4を希HF処理
によりエッチング除去する。この希HF処理はNH4
とHFとH2 Oとを含む希HF溶液を用いて行われる。
この処理によってフィールド酸化膜3は厚みを減ずる
(図17(a))。その後、厚さ25nm程度のゲート
酸化膜7を熱酸化処理によって半導体基板2上の素子領
域に形成する(図17(b))。ゲート酸化膜7を形成
してから第1層目のポリシリコン膜8(以下、第1ポリ
シリコン膜という)を素子領域及びフィールド酸化膜上
にCVD(Chemical Vapour Deposition)により堆積させ
る。この第1ポリシリコン膜8にはリンなどの不純物を
熱拡散させる。この第1ポリシリコン膜8の上に絶縁膜
9を形成する。絶縁膜9は、窒化シリコン膜を含むSi
2 /Si3 4 /SiO2 膜(以下、ONO膜とい
う)の3層膜から構成されている(図18(a))。
Using the photoresist 5 as a mask, boron ions are introduced into the cell region 10 at 60 KeV and 3 × 10 12 at.
Channel ion implantation 6 under the condition of oms / cm 2
(FIG. 16B). Next, the photoresist 5 is acid-treated and stripped to form a gate oxide film in the cell region 10. After that, the dummy oxide film 4 of the cell is removed by etching by dilute HF treatment. This rare HF treatment is NH 4 F
And a dilute HF solution containing HF and H 2 O.
By this processing, the thickness of the field oxide film 3 is reduced (FIG. 17A). Then, a gate oxide film 7 having a thickness of about 25 nm is formed in the element region on the semiconductor substrate 2 by thermal oxidation treatment (FIG. 17B). After forming the gate oxide film 7, a first-layer polysilicon film 8 (hereinafter referred to as a first polysilicon film) is deposited on the element region and the field oxide film by CVD (Chemical Vapor Deposition). Impurities such as phosphorus are thermally diffused into the first polysilicon film 8. An insulating film 9 is formed on the first polysilicon film 8. The insulating film 9 is Si containing a silicon nitride film.
It is composed of a three-layer film of O 2 / Si 3 N 4 / SiO 2 film (hereinafter referred to as ONO film) (FIG. 18A).

【0004】次に、この絶縁膜9の上にフォトレジスト
51を形成しこれをパターニングして、セル領域10の
み被覆するようにし、HV領域20及びロジック領域3
0上のフォトレジストは除去する。このパターニングさ
れたフォトレジスト51をマスクとして絶縁膜9を選択
的にエッチング除去し、さらにRIE(Reactive IonEtc
hing)法などの異方性エッチングなどを用いて第1ポリ
シリコン膜8のHV領域20及びロジック領域30を削
りとる。その後さらに露出したゲート酸化膜7を希HF
処理によりエッチング除去する(図18(b))。つづ
いてセル領域上のフォトレジスト51を酸処理などで取
り除いてからHV領域20及びロジック領域30に熱酸
化などにより厚さ約15nmのダミーゲート酸化膜11
を形成する。この時、セル領域10上の第1ポリシリコ
ン膜8の側壁にも熱酸化による酸化膜13が形成され
る。その後、HV領域20を露出させたパターンを有す
るフォトレジスト52を半導体基板2に形成する。そし
て、このフォトレジスト52をマスクにしてHV領域2
0のダミーゲート酸化膜11下に(HVのNチャネル
に)ボロンイオンを60KeV、6×1012atoms
/cm2 の条件で注入するチャネルイオン注入12を行
う(図19(a))。
Next, a photoresist 51 is formed on the insulating film 9 and is patterned so that only the cell region 10 is covered, and the HV region 20 and the logic region 3 are formed.
The photoresist above 0 is removed. Using the patterned photoresist 51 as a mask, the insulating film 9 is selectively removed by etching, and further RIE (Reactive Ion Etc) is performed.
The HV region 20 and the logic region 30 of the first polysilicon film 8 are removed by anisotropic etching such as the Hing method. After that, the exposed gate oxide film 7 is diluted with HF.
Etching is removed by the treatment (FIG. 18B). Subsequently, the photoresist 51 on the cell region is removed by acid treatment or the like, and then the dummy gate oxide film 11 having a thickness of about 15 nm is formed on the HV region 20 and the logic region 30 by thermal oxidation or the like.
To form. At this time, an oxide film 13 formed by thermal oxidation is also formed on the sidewall of the first polysilicon film 8 on the cell region 10. Then, a photoresist 52 having a pattern exposing the HV region 20 is formed on the semiconductor substrate 2. Then, using the photoresist 52 as a mask, the HV region 2
Underneath the dummy gate oxide film 11 of 0 (for N channel of HV), 60 KeV of boron ions, 6 × 10 12 atoms
Channel ion implantation 12 is performed under the condition of / cm 2 (FIG. 19A).

【0005】同様に半導体基板2上のフォトレジスト5
2を酸処理などで取り除いてからロジック領域30を露
出させたパターンを有するフォトレジスト53を半導体
基板2に形成する。そして、このフォトレジスト53を
マスクにしてロジック領域30のダミーゲート酸化膜1
1下に(5VのNチャネルに)、まずボロンイオンを8
0KeV、1.5×1012atoms/cm2 の条件で
深く注入し、ついでボロンイオンを40KeV、2.5
×1012atoms/cm2 の条件で浅く注入してチャ
ネルイオン注入15を行う(図19(b))。次に、酸
処理によりフォトレジスト53を除去してからセル領域
10のみ被覆するようにしてフォトレジストを形成し、
このフォトレジストをマスクとしてダミーゲート酸化膜
11を希HF処理により取り去る。酸処理によりフォト
レジストを除去してから厚さ18nm程度のゲート酸化
膜14をHV領域20及びロジック領域30に形成す
る。次に、セル領域10とHV領域20とを被覆するフ
ォトレジスト54を半導体基板2に形成し、これをマス
クとしてロジック領域30のゲート酸化膜14を希HF
処理により取り除く(図20(a))。
Similarly, the photoresist 5 on the semiconductor substrate 2
After removing 2 by acid treatment or the like, a photoresist 53 having a pattern exposing the logic region 30 is formed on the semiconductor substrate 2. Then, using the photoresist 53 as a mask, the dummy gate oxide film 1 in the logic region 30 is formed.
1 (under 5V N channel), first add 8 boron ions.
Deep implantation is performed under the conditions of 0 KeV and 1.5 × 10 12 atoms / cm 2 , and then boron ions are implanted at 40 KeV and 2.5
Channel ion implantation 15 is performed by shallow implantation under the condition of × 10 12 atoms / cm 2 (FIG. 19B). Next, the photoresist 53 is removed by acid treatment, and then the photoresist is formed so as to cover only the cell region 10.
Using this photoresist as a mask, the dummy gate oxide film 11 is removed by dilute HF treatment. After removing the photoresist by acid treatment, a gate oxide film 14 having a thickness of about 18 nm is formed in the HV region 20 and the logic region 30. Next, a photoresist 54 that covers the cell region 10 and the HV region 20 is formed on the semiconductor substrate 2, and the gate oxide film 14 in the logic region 30 is diluted with HF using the photoresist 54 as a mask.
It is removed by processing (FIG. 20 (a)).

【0006】最後に、このフォトレジスト54を酸処理
により除去してから半導体基板2を熱処理して、HV領
域20及びロジック領域30の表面に厚さ15nm程度
のゲート酸化膜を形成する。即ち、HV領域20には、
ゲート酸化膜14の上にさらに酸化膜を重ねて膜厚25
nm程度のゲート酸化膜16を形成し、ロジック領域3
0には、半導体基板表面に熱酸化を行って薄い厚さ15
nm程度のゲート酸化膜17を形成する。この方法によ
り膜厚の異なるゲート酸化膜が形成される。その後でゲ
ート電極材料となる第2層目のポリシリコン膜(第2ポ
リシリコン膜)をCVD法により半導体基板2の全面に
堆積させてから、このポリシリコン膜に第1ポリシリコ
ン膜と同様にリンなどの不純物を拡散する(図20
(b))。図20(b)に示す第1及び第2ポリシリコ
ン膜8、18をパターニングし、半導体基板2の表面領
域に不純物拡散領域を選択的に形成して、まず、セル領
域10には、ソース/ドレイン領域21と、その間の上
に形成されたゲート酸化膜7と、その上の浮遊ゲート8
と、その上の層間絶縁膜9と、その上の制御ゲート18
とから構成されたメモリセルが形成され、HV領域20
には、ソース/ドレイン領域22と、その間の上に形成
されたゲート酸化膜16と、その上に形成されたゲート
電極18とから構成されたMOSトランジスタが形成さ
れ、ロジック領域30には、ソース/ドレイン領域23
と、その間の上に形成されたゲート酸化膜17と、その
上に形成されたゲート電極18とから構成されたMOS
トランジスタが形成されている(図21)。
Finally, the photoresist 54 is removed by acid treatment, and then the semiconductor substrate 2 is heat-treated to form a gate oxide film with a thickness of about 15 nm on the surfaces of the HV region 20 and the logic region 30. That is, in the HV area 20,
An oxide film is further stacked on the gate oxide film 14 to have a film thickness of 25.
The gate oxide film 16 of about nm is formed, and the logic region 3
0 has a thin thickness of 15 by thermal oxidation of the semiconductor substrate surface.
A gate oxide film 17 having a thickness of about nm is formed. By this method, gate oxide films having different thicknesses are formed. After that, a second-layer polysilicon film (second polysilicon film) serving as a gate electrode material is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 2 by the CVD method, and then this polysilicon film is formed in the same manner as the first polysilicon film. Diffuse impurities such as phosphorus (Fig. 20)
(B)). The first and second polysilicon films 8 and 18 shown in FIG. 20B are patterned to selectively form an impurity diffusion region in the surface region of the semiconductor substrate 2. The drain region 21, the gate oxide film 7 formed between them, and the floating gate 8 thereabove
And the interlayer insulating film 9 thereon and the control gate 18 thereon.
A memory cell composed of and is formed, and the HV region 20 is formed.
Is formed with a source / drain region 22, a gate oxide film 16 formed between the source / drain regions 22, and a gate electrode 18 formed on the gate oxide film 16, and a source / drain region 22 is formed in the logic region 30. / Drain region 23
And a gate oxide film 17 formed between them and a gate electrode 18 formed thereon
A transistor is formed (FIG. 21).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来、MOS構造の半
導体装置は、層間絶縁膜中に存在する重金属不純物の挙
動によってMOSトランジスタの素子特性が変動するな
どの特性劣化が生じる。また、このような従来の半導体
装置、例えば、EPROMを混載したものにおいて、H
V領域とロジック領域のゲート電極はいづれも第2ポリ
シリコン膜から形成されている。しかもゲート酸化膜厚
はHV領域とロジック領域とでは異なるため従来の製造
方法では、HV領域のゲート酸化膜が形成されるまで
に、セルのダミーゲート酸化膜、セルのゲート酸化膜、
HV領域のダミー酸化膜の合計3回の希HF処理による
酸化膜剥離工程が入る。また、ロジック領域のゲート酸
化膜が形成されるまでに、前述の3回の希HF処理の他
にHV領域のゲート酸化膜の剥離を加えた計4回の希H
F処理が行われる。この様に、従来のメモリとロジック
を混載した半導体装置の製造方法では、酸化膜剥離工程
で行われる度重なる希HF処理により、素子分離領域に
形成されたフィールド酸化膜の膜減りが免れない(図2
0(a)参照)。また、この膜減りは、フィールドの反
転電圧の低下やバラツキをもたらし、フィールド間のリ
ークの原因になっている。
Conventionally, in a semiconductor device having a MOS structure, characteristics of a MOS transistor, such as a change in element characteristics, are deteriorated due to the behavior of heavy metal impurities existing in an interlayer insulating film. In addition, in such a conventional semiconductor device, for example, one in which an EPROM is mounted together,
The gate electrodes in the V region and the logic region are both formed of the second polysilicon film. Moreover, since the gate oxide film thickness is different between the HV region and the logic region, in the conventional manufacturing method, the dummy gate oxide film of the cell, the gate oxide film of the cell,
An oxide film peeling process is performed by dilute HF processing for a total of three times on the dummy oxide film in the HV region. Further, by the time the gate oxide film in the logic region is formed, in addition to the above-described three times of dilute HF treatment, peeling of the gate oxide film in the HV region is performed a total of four times.
F processing is performed. As described above, in the conventional method of manufacturing a semiconductor device in which a memory and a logic are mixedly mounted, the field oxide film formed in the element isolation region is inevitably thinned by the repeated rare HF treatment performed in the oxide film stripping step ( Figure 2
0 (a)). Further, the film reduction causes a decrease or variation in the field inversion voltage, which causes a leak between fields.

【0008】さらに、フィールド酸化膜の後退によりト
ランジスタの駆動力の変動やトランジスタのリーク原因
を引起こし製品の歩留まり低下の原因となる。前述の従
来例では、フィールド酸化膜は膜厚が550nmになる
ように形成されるが、この様な希HF処理を重ねること
により300nm〜400nm程度に膜減りする。本発
明は、この様な事情により成されたものであり、層間絶
縁膜に存在する重金属不純物の挙動をブロックし、フィ
ールド酸化膜の反転電圧の特性ばらつきを小さくする半
導体装置を提供し、希HF処理などの酸処理が行われて
もフィールド酸化膜の膜減りを防ぐことでフィールドの
反転電圧の低下やバラツキを防ぎ、高信頼性のもとで歩
留まり低下を防ぐことができる半導体装置及びその製造
方法を提供することを目的にしている。
Further, the receding of the field oxide film causes the fluctuation of the driving force of the transistor and the cause of the leakage of the transistor, which causes the reduction of the yield of the product. In the above-mentioned conventional example, the field oxide film is formed so as to have a film thickness of 550 nm, but the film thickness is reduced to about 300 nm to 400 nm by repeating such rare HF treatment. The present invention has been made under such circumstances, and provides a semiconductor device that blocks the behavior of heavy metal impurities existing in the interlayer insulating film and reduces the characteristic variation of the inversion voltage of the field oxide film. Semiconductor device and its manufacturing that can prevent decrease and variation of field inversion voltage by preventing film reduction of field oxide film even after acid treatment such as treatment, and prevent yield decrease with high reliability The purpose is to provide a way.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板の
素子分離領域のフィールド酸化膜の表面に窒化シリコン
(Ti3 4 )膜を含む絶縁膜を形成することに特徴が
ある。また、半導体基板に形成するMOSトランジスタ
のゲート電極に半導体基板上の第1層目の導電層及び第
2層目の導電層のいずれか一方もしくは双方を用いる半
導体装置の製造方法において、MOSトランジスタのし
きい値制御を行うためのチャネルイオン注入をこの第1
層目の導電層の上に形成された少なくとも窒化シリコン
膜を有する絶縁膜を緩衝膜として行うことを特徴として
いる。すなわち、本発明の半導体装置は、半導体基板
と、所定の厚さのゲート酸化膜を有するMOSトランジ
スタが形成された半導体基板中の素子領域と、前記素子
領域を分離するフィールド酸化膜からなる半導体基板中
の素子分離領域と、所定の素子領域を分離して前記素子
分離領域を構成する前記フィールド酸化膜の上に形成さ
れた窒化シリコン膜を含む絶縁膜とを備えていることを
第1の特徴とする。
The present invention is characterized in that an insulating film containing a silicon nitride (Ti 3 N 4 ) film is formed on the surface of a field oxide film in an element isolation region of a semiconductor substrate. In addition, in a method of manufacturing a semiconductor device in which one or both of a first conductive layer and a second conductive layer on a semiconductor substrate are used for a gate electrode of a MOS transistor formed on a semiconductor substrate, This first channel ion implantation for threshold control
It is characterized in that an insulating film having at least a silicon nitride film formed on the conductive layer of the second layer is used as a buffer film. That is, the semiconductor device of the present invention comprises a semiconductor substrate, a semiconductor substrate, an element region in a semiconductor substrate having a MOS transistor having a gate oxide film of a predetermined thickness, and a field oxide film separating the element region. The first feature is that it has an element isolation region therein and an insulating film including a silicon nitride film formed on the field oxide film that separates a predetermined element region to form the element isolation region. And

【0010】また、半導体基板と、積層された2層ゲー
ト電極を有するメモリセルが形成された半導体基板中の
第1の素子領域と、所定の厚さのゲート酸化膜を有する
MOSトランジスタが形成された半導体基板中の第2の
素子領域と、前記素子領域を分離するフィールド酸化膜
からなる半導体基板中の素子分離領域と、前記素子領域
を分離する前記素子分離領域を構成する前記フィールド
酸化膜の上に形成された少なくとも窒化シリコン膜を含
む絶縁膜とを備え、前記メモリセルは、前記半導体基板
に形成された第1層目の導電層を浮遊ゲートと、この浮
遊ゲートの上に層間絶縁膜を介して設けられ、前記半導
体基板に形成された第2層目の導電層を制御ゲートとを
有し、前記MOSトランジスタは前記第2層目の導電層
のゲート電極を有していることを第2の特徴とする。前
記フィールド酸化膜の上に形成された前記絶縁膜は、前
記浮遊ゲートと前記制御ゲートとの間に設けられた層間
絶縁膜から形成しても良い。
Further, a semiconductor substrate, a first element region in the semiconductor substrate in which a memory cell having a laminated two-layer gate electrode is formed, and a MOS transistor having a gate oxide film of a predetermined thickness are formed. A second element region in the semiconductor substrate, an element isolation region in the semiconductor substrate made of a field oxide film separating the element region, and a field oxide film constituting the element isolation region separating the element region. The memory cell includes an insulating film including at least a silicon nitride film, and the memory cell has a floating gate as a first conductive layer formed on the semiconductor substrate, and an interlayer insulating film on the floating gate. A second conductive layer formed on the semiconductor substrate and a control gate, and the MOS transistor has a gate electrode of the second conductive layer. It is a second feature of being. The insulating film formed on the field oxide film may be formed of an interlayer insulating film provided between the floating gate and the control gate.

【0011】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板にフィールド酸化膜を形成し、この半導体基板主面
に第1の素子領域、第2の素子領域及び素子分離領域と
を設ける工程と、前記半導体基板主面の前記素子領域に
第1のゲート酸化膜を形成する工程と、前記半導体基板
主面に前記第1のゲート酸化膜を被覆するように第1層
目の導電層を形成する工程と、前記半導体基板上に形成
された第2層目の導電層をゲート電極とする第2のMO
Sトランジスタが形成される前記第2の素子領域の前記
第1層目の導電層及びその下の前記第1のゲート酸化膜
を取り除く工程と、前記半導体基板の第1の素子領域、
第2の素子領域及び素子分離領域上に窒化シリコン膜を
含む絶縁膜を形成する工程と、前記半導体基板の前記第
2の素子領域に前記絶縁膜を緩衝膜として、この第2の
素子領域に形成される前記第2のMOSトランジスタの
しきい値を制御するチャネルイオン注入を行う工程と、
前記素子分離領域の前記絶縁膜を残して前記第2の素子
領域の前記絶縁膜を取り除く工程と、前記第2の素子領
域に第2のゲート酸化膜を形成する工程と、前記半導体
基板に前記第2のゲート酸化膜を被覆するように第2の
導電層を形成する工程と、前記第1の導電層を選択的に
エッチングして第1の素子領域に形成された第1のMO
Sトランジスタのゲート電極を形成する工程と、前記第
2の導電層を選択的にエッチングして第2の素子領域に
形成された第2のMOSトランジスタのゲート電極を形
成する工程とをそなえていることを特徴とする。前記第
1の素子領域領域には前記第1層目の導電層を浮遊ゲー
トとしこの浮遊ゲートの上に層間絶縁膜を介して設けら
れた前記第2層目の導電層を制御ゲートとする積層ゲー
ト構造のメモリセルを形成する工程を備えるようにして
も良い。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises the steps of forming a field oxide film on a semiconductor substrate and providing a first element region, a second element region and an element isolation region on the main surface of the semiconductor substrate. Forming a first gate oxide film on the element region of the main surface of the semiconductor substrate; and forming a first conductive layer on the main surface of the semiconductor substrate so as to cover the first gate oxide film. Steps and a second MO using the second conductive layer formed on the semiconductor substrate as a gate electrode.
Removing the first conductive layer and the first gate oxide film thereunder in the second element region where the S transistor is formed, and the first element region of the semiconductor substrate,
A step of forming an insulating film including a silicon nitride film on the second element region and the element isolation region, and using the insulating film as a buffer film in the second element region of the semiconductor substrate, Performing a channel ion implantation for controlling the threshold value of the second MOS transistor formed,
Removing the insulating film in the second element region while leaving the insulating film in the element isolation region; forming a second gate oxide film in the second element region; A step of forming a second conductive layer so as to cover the second gate oxide film, and a first MO formed in the first element region by selectively etching the first conductive layer.
And a step of forming a gate electrode of the S transistor and a step of selectively etching the second conductive layer to form a gate electrode of the second MOS transistor formed in the second element region. It is characterized by In the first element region region, the first conductive layer is a floating gate, and the second conductive layer provided on the floating gate via an interlayer insulating film is a control gate. A step of forming a memory cell having a gate structure may be provided.

【0012】[0012]

【作用】フィールド酸化膜に形成された絶縁膜中の窒化
シリコン膜は、層間絶縁膜に存在する重金属不純物の挙
動をブロックし、フィールド酸化膜の反転電圧の特性ば
らつきを小さくする。また、ゲート電極に用いる第1層
目の導電層を緩衝膜として用いるので、ダミーゲート酸
化膜の剥離に伴う希HF処理の回数を減らすことがで
き、フィールド酸化膜の膜減りが減少する。
The silicon nitride film in the insulating film formed on the field oxide film blocks the behavior of heavy metal impurities existing in the interlayer insulating film, and reduces the variation in the inversion voltage characteristics of the field oxide film. Further, since the first conductive layer used for the gate electrode is used as the buffer film, the number of times of the rare HF process associated with the peeling of the dummy gate oxide film can be reduced, and the film loss of the field oxide film is reduced.

【0013】[0013]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。まず、図1乃至図6を参照して第1の実施例を説
明する。図2乃至図6はセル領域を含む周辺回路の高電
圧(HV)部とロジック部とを備えた半導体装置の製造
工程断面図、図1は、例えば、EPROMなどのセル領
域を含むHV部とロジック部とからなる半導体装置の概
略的な断面図である。図1に示すようにこの半導体装置
の半導体基板2はEPROMなどのセル領域を含む、例
えば、12.5Vなどの高電圧電源を有するHV部40
を構成する第1領域と、例えば、5Vで動作するロジッ
ク部30を構成する第2領域とを備えている。フィール
ド酸化膜3には窒化シリコン膜を含む絶縁膜9が被覆さ
れている。このフィールド酸化膜を被覆する絶縁膜中の
窒化シリコン膜は層間絶縁膜に存在する重金属不純物の
挙動をブロックし、フィールド酸化膜の反転電圧の特性
ばらつきを小さくする。次に、図1に示す半導体装置の
製造工程を説明する。P型シリコン半導体などの半導体
基板2表面にLOCOS法により各領域を分離する厚さ
550nm程度のフィールド酸化膜3を形成する。即ち
半導体基板2表面に素子形成領域にマスクを施し、熱処
理を施して素子分離領域を形成する。フィールド酸化膜
3を形成する事によって半導体基板2はセル/HV領域
40が素子分離される(図2(a))。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, a first embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 6 are cross-sectional views of a manufacturing process of a semiconductor device including a high voltage (HV) part of a peripheral circuit including a cell region and a logic part. FIG. 1 shows an HV part including a cell region such as an EPROM. It is a schematic sectional drawing of the semiconductor device which consists of a logic part. As shown in FIG. 1, the semiconductor substrate 2 of this semiconductor device includes an HV portion 40 including a cell region such as an EPROM and having a high voltage power supply such as 12.5V.
And a second region that constitutes the logic section 30 that operates at 5V, for example. The field oxide film 3 is covered with an insulating film 9 including a silicon nitride film. The silicon nitride film in the insulating film covering the field oxide film blocks the behavior of heavy metal impurities existing in the interlayer insulating film, and reduces the characteristic variation of the inversion voltage of the field oxide film. Next, a manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG. 1 will be described. A field oxide film 3 having a thickness of about 550 nm that separates each region is formed on the surface of a semiconductor substrate 2 such as a P-type silicon semiconductor by the LOCOS method. That is, an element formation region is masked on the surface of the semiconductor substrate 2 and heat treatment is performed to form an element isolation region. By forming the field oxide film 3, the cell / HV region 40 of the semiconductor substrate 2 is isolated (FIG. 2A).

【0014】次に、半導体基板2表面上の素子領域にド
ライHClによる酸化処理により厚さ15nm程度のダ
ミー酸化膜4を形成する。そして、その上にセル/HV
領域40を開口し、ロジック領域30を被覆するパター
ンを有するフォトレジスト5を形成する。このフォトレ
ジスト5をマスクとしてセル/HV領域40のセル部に
ボロンイオンを60KeV、3×1012atoms/c
2 の条件でMOSトランジスタのしきい値を制御する
ためのチャネルイオン注入6を行う。その後パターンを
新たにしたフォトレジスト(図示せず)を用いてセル/
HV領域40のHV部にボロンイオンを60KeV、
2.5×1012atoms/cm2 の条件で同じくチャ
ネルイオン注入12を行う(図2(b))。次に、セル
/HV領域40のゲート酸化膜を形成するためにフォト
レジスト5を酸処理して剥離する。その後、セル/HV
領域40およびロジック領域30のダミー酸化膜4を希
HF処理によりエッチング除去する。この希HF処理
は、NH4 FとHFとH2 Oとを含む希HF溶液を用い
て行われる。この処理によってフィールド酸化膜3は厚
みを減ずる(図3(a))。その後、厚さ25nm程度
のゲート酸化膜19がドライHClによる酸化処理によ
って半導体基板2上の素子領域に形成される(図3
(b))。
Next, a dummy oxide film 4 having a thickness of about 15 nm is formed on the element region on the surface of the semiconductor substrate 2 by an oxidation treatment with dry HCl. And on top of that cell / HV
A photoresist 5 having a pattern that opens the region 40 and covers the logic region 30 is formed. Using this photoresist 5 as a mask, boron ions are added to the cell portion of the cell / HV region 40 at 60 KeV, 3 × 10 12 atoms / c.
Channel ion implantation 6 for controlling the threshold value of the MOS transistor is performed under the condition of m 2 . Then, using a photoresist (not shown) with a new pattern, the cell /
Boron ions of 60 KeV in the HV part of the HV region 40,
Channel ion implantation 12 is similarly performed under the condition of 2.5 × 10 12 atoms / cm 2 (FIG. 2B). Next, the photoresist 5 is acid-treated and stripped to form the gate oxide film of the cell / HV region 40. Then cell / HV
The dummy oxide film 4 in the region 40 and the logic region 30 is etched and removed by dilute HF treatment. This dilute HF treatment is performed using a dilute HF solution containing NH 4 F, HF, and H 2 O. By this treatment, the thickness of the field oxide film 3 is reduced (FIG. 3 (a)). After that, a gate oxide film 19 having a thickness of about 25 nm is formed in the element region on the semiconductor substrate 2 by the oxidation treatment with dry HCl (FIG. 3).
(B)).

【0015】ゲート酸化膜19を形成してから厚さ約4
00nmの第1層目の導電層であるポリシリコン膜8
(以下、第1ポリシリコン膜という)を素子領域及びフ
ィールド酸化膜上にCVD法により堆積させる(図4
(a))。次に、この第1ポリシリコン膜8にリンなど
の不純物を熱拡散する。次に、フォトレジスト51を形
成パターニングし、RIE法などの異方性エッチングな
どを用いてロジック領域30の第1ポリシリコン膜8を
削りとる。その後さらに露出したロジック領域30のゲ
ート酸化膜19を希HF処理により除去する(図4
(b))。この第1ポリシリコン膜8の上及びロジック
領域の前記露出したフィールド酸化膜3及び半導体基板
2の上に、窒化シリコン膜を含む絶縁膜9を形成する。
絶縁膜9は、SiO2 /Si3 4 /SiO2 膜(ON
O膜)の3層膜から構成されている。そして、このON
O膜の厚みは、約18nm/15nm/6nmである
(図5(a))。次に、この絶縁膜9の上にフォトレジ
スト52を形成し、これをパターニングして、セル/H
V領域40と絶縁膜が被覆されたフィールド酸化膜3を
被覆するようにし、ロジック領域30上のフォトレジス
トは除去する。このパターニングされたフォトレジスト
52をマスクとし、前記絶縁膜9を緩衝膜としてロジッ
ク領域30に(5VのNチャネルトランジスタに)、ま
ず、ボロンイオンを120KeV、1.5×1012at
oms/cm2 の条件で深く注入し、ついで、ボロンイ
オンを80KeV、2.5×1012atoms/cm2
の条件で浅く注入してチャネルイオン注入15を行う
(図5(b))。
After forming the gate oxide film 19, the thickness is about 4
Polysilicon film 8 which is the first conductive layer of 00 nm
(Hereinafter referred to as the first polysilicon film) is deposited on the device region and the field oxide film by the CVD method (FIG. 4).
(A)). Next, impurities such as phosphorus are thermally diffused into the first polysilicon film 8. Next, the photoresist 51 is formed and patterned, and the first polysilicon film 8 in the logic region 30 is removed by anisotropic etching such as RIE. Thereafter, the exposed gate oxide film 19 in the logic region 30 is removed by a dilute HF process (FIG. 4).
(B)). An insulating film 9 including a silicon nitride film is formed on the first polysilicon film 8 and the exposed field oxide film 3 and the semiconductor substrate 2 in the logic region.
The insulating film 9 is a SiO 2 / Si 3 N 4 / SiO 2 film (ON
(O film). And this ON
The thickness of the O film is about 18 nm / 15 nm / 6 nm (FIG. 5A). Next, a photoresist 52 is formed on the insulating film 9 and patterned to form a cell / H
The V region 40 and the field oxide film 3 covered with the insulating film are covered, and the photoresist on the logic region 30 is removed. Using the patterned photoresist 52 as a mask and the insulating film 9 as a buffer film in the logic region 30 (into a 5V N-channel transistor), first, boron ions are added at 120 KeV and 1.5 × 10 12 at.
deep ion implantation under the condition of oms / cm 2 and then boron ions at 80 KeV and 2.5 × 10 12 atoms / cm 2.
Channel ion implantation 15 is carried out by shallowly implanting under the condition (FIG. 5B).

【0016】次に、絶縁膜9を、フィールド酸化膜3上
の絶縁膜9は残すように、選択的にエッチング除去し
て、ロジック領域30の絶縁膜9を削りとる(図6
(a))。続いて前記フォトレジスト52を酸処理など
で取り除いてからロジック領域30にドライHCl酸化
などにより厚さ約15nmのゲート酸化膜17を形成す
る。その後ゲート電極材料となる第2層目のポリシリコ
ン膜(第2ポリシリコン膜)18をCVD法により半導
体基板2の全面に400nm程度堆積させる。そしてこ
のポリシリコン膜に第1ポリシリコン膜と同様にリンな
どの不純物を拡散する(図6(b))。次に、半導体基
板2のセル/HV領域40及びフィールド酸化膜3上に
形成された絶縁膜9、第1及び第2ポリシリコン膜8、
18を適宜パターニングして各領域のMOSトランジス
タのゲート電極を形成し、さらにその後の工程を行って
これらMOSトランジスタを形成する。この時、フィー
ルド酸化膜3に直に接している絶縁膜9はそのまま残し
ておく(図1)。
Next, the insulating film 9 is selectively removed by etching so that the insulating film 9 on the field oxide film 3 remains, and the insulating film 9 in the logic region 30 is removed (FIG. 6).
(A)). Subsequently, the photoresist 52 is removed by acid treatment or the like, and then a gate oxide film 17 having a thickness of about 15 nm is formed in the logic region 30 by dry HCl oxidation or the like. After that, a second-layer polysilicon film (second polysilicon film) 18 serving as a gate electrode material is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 2 by the CVD method to a thickness of about 400 nm. Then, impurities such as phosphorus are diffused into this polysilicon film as in the first polysilicon film (FIG. 6B). Next, the insulating film 9, the first and second polysilicon films 8 formed on the cell / HV region 40 of the semiconductor substrate 2 and the field oxide film 3,
18 is appropriately patterned to form the gate electrodes of the MOS transistors in each region, and the subsequent steps are performed to form these MOS transistors. At this time, the insulating film 9 directly in contact with the field oxide film 3 is left as it is (FIG. 1).

【0017】第1領域のセル/HV領域40のセル部に
はEPROMセルが形成され、HV部には高電圧のMO
Sトランジスタが形成されている。また、第2領域のロ
ジック領域30にはゲート酸化膜厚の薄いトランジスタ
を形成している。セル部のEPROMセルは、半導体基
板2の表面領域にはNソース/ドレイン領域21が形
成されている。そしてこの領域を挟んで厚さ25nm程
度のゲート酸化膜19を介して第1ポリシリコン膜から
形成された浮遊ゲート8が形成されている。この浮遊ゲ
ート8の上にONO膜からなる絶縁膜9を介して第2ポ
リシリコン膜から形成された制御ゲート18が積層され
ている。HV部のMOSトランジスタにはNソース/
ドレイン領域22が形成され、この領域を挟んでゲート
酸化膜19を介して第1ポリシリコン膜から形成された
ゲート電極8が形成されている。ロジック領域30のM
OSトランジスタにはNソース/ドレイン領域23が
形成され、この領域を挟んでゲート酸化膜17を介して
第2ポリシリコン膜から形成されたゲート電極18が形
成されている。素子分離領域のフィールド酸化膜3の上
にはエッチングによって残した絶縁膜9が被覆されてい
る。これらのトランジスタは、絶縁膜や保護膜(図示せ
ず)などで被覆保護されている。
An EPROM cell is formed in the cell portion of the first area / HV area 40, and a high voltage MO is formed in the HV area.
An S transistor is formed. Further, a transistor having a thin gate oxide film is formed in the logic region 30 of the second region. In the EPROM cell of the cell portion, N + source / drain regions 21 are formed in the surface region of the semiconductor substrate 2. A floating gate 8 formed of the first polysilicon film is formed with a gate oxide film 19 having a thickness of about 25 nm sandwiching this region. A control gate 18 made of a second polysilicon film is laminated on the floating gate 8 with an insulating film 9 made of an ONO film interposed therebetween. The MOS transistor in the HV section has N + source /
A drain region 22 is formed, and a gate electrode 8 formed of the first polysilicon film is formed with a gate oxide film 19 sandwiching this region. M of logic area 30
An N + source / drain region 23 is formed in the OS transistor, and a gate electrode 18 formed of a second polysilicon film is formed with a gate oxide film 17 sandwiching this region. The field oxide film 3 in the element isolation region is covered with an insulating film 9 left by etching. These transistors are covered and protected by an insulating film or a protective film (not shown).

【0018】この実施例では、ロジック領域30のチャ
ネルインプラを行う場合に、絶縁膜を用いるので、それ
だけダミー酸化膜の利用が少なくなり、希HF処理によ
る半導体装置の特性変化は前述の従来例より小さくな
る。またフィールド酸化膜の膜減りは少なくなってい
る。また、フィールド酸化膜を被覆する絶縁膜中の窒化
シリコン膜は、層間絶縁膜に存在する重金属不純物の挙
動をブロックし、フィールド酸化膜の反転電圧の特性ば
らつきを小さくする。この実施例では、さらにセル領域
とHV領域を1つの素子領域40に形成している。即ち
機能が異なるがゲート酸化膜厚の等しい複数の領域を1
つの素子領域にまとめることができるので、半導体装置
の高集積化が進む。この素子領域40には、例えば、メ
モリセル領域のセルアレイとこの領域とは離れて配置さ
れたHV領域の周辺回路が形成されている。以上のよう
に、前述の実施例で半導体基板2の第1領域(セル/H
V領域)のゲート酸化膜厚と第2領域のゲート酸化膜厚
とは相違しているが、本発明は、ゲート酸化膜厚をどの
領域に形成されていても同じにすることができる。例え
ば、セル/HV領域のMOSトランジスタもロジック領
域のMOSトランジスタもそのゲート膜厚を約25nm
にする半導体装置に適用することができる。
In this embodiment, since the insulating film is used when the channel implantation of the logic region 30 is performed, the use of the dummy oxide film is reduced accordingly, and the characteristic change of the semiconductor device due to the dilute HF treatment is smaller than that of the above-mentioned conventional example. Get smaller. Further, the film loss of the field oxide film is small. Further, the silicon nitride film in the insulating film covering the field oxide film blocks the behavior of heavy metal impurities existing in the interlayer insulating film, and reduces the characteristic variation of the inversion voltage of the field oxide film. In this embodiment, the cell region and the HV region are further formed in one element region 40. That is, a plurality of regions having different functions but the same gate oxide film thickness
Since it can be integrated into one element region, high integration of the semiconductor device is advanced. In this element region 40, for example, a cell array of the memory cell region and a peripheral circuit of the HV region arranged apart from this region are formed. As described above, in the above-described embodiment, the first region (cell / H
Although the gate oxide film thickness of the V region) and the gate oxide film thickness of the second region are different, the present invention can make the gate oxide film thickness the same regardless of which region is formed. For example, the MOS / transistor in the cell / HV region and the MOS transistor in the logic region have a gate film thickness of about 25 nm.
Can be applied to the semiconductor device.

【0019】次に、図7乃至図13を参照して第2の実
施例を説明する。図7は、EPROMを混載したロジッ
クの半導体装置の平面図、図8乃至図11は、例えばE
PROMセル領域の第1の領域とその制御回路などを含
むHV領域の第2の領域とロジック領域の第3の領域と
を混載した半導体装置の製造工程断面図であり、図12
は、その半導体装置の概略断面図である。図13は、こ
の半導体装置の特性図である。図7に示すように半導体
装置1は、半導体基板に形成され、半導体基板は、例え
ば、EPROMセルが形成されたセル領域10、高耐圧
のMOSトランジスタ(Vpp=12.5V)が形成され
たHV領域20及びロジック領域30から構成されてい
る。次に、この半導体装置の製造方法について説明す
る。例えば、P型シリコン半導体などからなる半導体基
板2表面にLOCOS法により各素子領域を分離する厚
さ550nm程度のフィールド酸化膜3を形成する。フ
ィールド酸化膜は、後工程の熱処理や酸処理などで膜減
りする。これを形成するには、半導体基板2表面に素子
形成領域を除いてマスクを施してから素子分離領域を設
ける。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a plan view of a logic semiconductor device in which an EPROM is embedded, and FIGS.
FIG. 13 is a cross-sectional view of the manufacturing process of the semiconductor device in which the first region of the PROM cell region, the second region of the HV region including the control circuit thereof, and the third region of the logic region are mounted together;
FIG. 3 is a schematic sectional view of the semiconductor device. FIG. 13 is a characteristic diagram of this semiconductor device. As shown in FIG. 7, the semiconductor device 1 is formed on a semiconductor substrate. The semiconductor substrate is, for example, a cell region 10 in which EPROM cells are formed, and an HV in which a high breakdown voltage MOS transistor (Vpp = 12.5V) is formed. It is composed of a region 20 and a logic region 30. Next, a method of manufacturing this semiconductor device will be described. For example, a field oxide film 3 having a thickness of about 550 nm for separating each element region is formed on the surface of a semiconductor substrate 2 made of a P-type silicon semiconductor or the like by the LOCOS method. The field oxide film is reduced by heat treatment or acid treatment in a later process. To form this, a mask is formed on the surface of the semiconductor substrate 2 excluding the element formation region, and then the element isolation region is provided.

【0020】フィールド酸化膜3を形成することによっ
て半導体基板2は、図7に示すようにEPROMセルが
形成されるセル領域10、高耐圧のMOSトランジスタ
(Vpp=12.5V)が形成されるHV領域20及びロ
ジック領域30にそれぞれ素子分離される。次に、半導
体基板2表面上の素子領域に厚さ15nm程度のダミー
酸化膜を形成する。そして、その上に、セル領域10を
開口し、HV領域20及びロジック領域30を被覆する
フォトレジストを形成する。このフォトレジストをマス
クとしてセル領域10にボロンイオンを60KeV、3
×1012atoms/cm2 の条件でチャネルイオン注
入(チャネルインプラ)を行う。次に、セル領域10に
ゲート酸化膜を形成するためにフォトレジストをエッチ
ング処理して剥離する。その後セルのダミー酸化膜を希
HF処理によりエッチング除去する。この希HF処理
は、NH4 FとHFとH2 Oとを含む希HF溶液を用い
て行われる。これは第1回目の酸処理である。この処理
によってフィールド酸化膜3は厚みを減ずる。その後厚
さ25nm程度のゲート酸化膜7をドライHCl酸化な
どの熱処理によって半導体基板2上の素子領域に形成す
る。
By forming the field oxide film 3, the semiconductor substrate 2 has a cell region 10 in which an EPROM cell is formed and an HV in which a high breakdown voltage MOS transistor (Vpp = 12.5V) is formed as shown in FIG. The elements are separated into the region 20 and the logic region 30. Next, a dummy oxide film with a thickness of about 15 nm is formed in the element region on the surface of the semiconductor substrate 2. Then, the cell region 10 is opened thereon, and a photoresist that covers the HV region 20 and the logic region 30 is formed. Using this photoresist as a mask, boron ions are added to the cell region 10 at 60 KeV and 3
Channel ion implantation (channel implantation) is performed under the condition of × 10 12 atoms / cm 2 . Next, the photoresist is etched and stripped to form a gate oxide film in the cell region 10. After that, the dummy oxide film of the cell is removed by etching by dilute HF treatment. This dilute HF treatment is performed using a dilute HF solution containing NH 4 F, HF, and H 2 O. This is the first acid treatment. By this treatment, the thickness of the field oxide film 3 is reduced. After that, a gate oxide film 7 having a thickness of about 25 nm is formed in the element region on the semiconductor substrate 2 by heat treatment such as dry HCl oxidation.

【0021】ゲート酸化膜7を形成してから厚さ100
nmの第1層目のポリシリコン膜8(第1ポリシリコン
膜)を素子領域及びフィールド酸化膜上にCVDにより
堆積させる。この第1ポリシリコン膜8にはリンなどの
不純物を熱拡散させる。以上までの工程は従来と同じ製
造工程なので図示は省略する(図16乃び図17参
照)。次に、フォトレジスト5を第1ポリシリコン膜8
上に形成しパターニングしてセル領域10のみ被覆させ
る。そしてこのフォトレジスト5をマスクとして第1ポ
リシリコン膜8をRIE法などの異方性エッチングなど
を用いて第1ポリシリコン膜8のHV領域20及びロジ
ック領域30を削りとる。このあと、さらに露出したゲ
ート酸化膜7を希HF処理により除去する(図8
(a))。この処理は、第2回目の酸処理である。次
に、セル領域上のフォトレジスト5をエッチング除去し
てから、セル領域10の第1ポリシリコン膜8の上やH
V領域20及びロジック領域30の上に少なくとも窒化
シリコン膜を含む絶縁膜9を形成する。絶縁膜9はSi
2 /Si3 4 /SiO2 膜(ONO膜)の3層膜か
ら構成されている(図8(b))。
After forming the gate oxide film 7, the thickness 100
A first-layer polysilicon film 8 (first polysilicon film) having a thickness of nm is deposited on the element region and the field oxide film by CVD. Impurities such as phosphorus are thermally diffused into the first polysilicon film 8. The steps up to this point are the same as the conventional manufacturing steps, and therefore illustration is omitted (see FIGS. 16 and 17). Next, the photoresist 5 is applied to the first polysilicon film 8
It is formed on the upper surface and patterned to cover only the cell region 10. Then, using the photoresist 5 as a mask, the HV region 20 and the logic region 30 of the first polysilicon film 8 are removed by anisotropic etching such as RIE. Thereafter, the exposed gate oxide film 7 is removed by dilute HF treatment (FIG. 8).
(A)). This treatment is the second acid treatment. Next, the photoresist 5 on the cell region is removed by etching, and then on the first polysilicon film 8 in the cell region 10 and H
An insulating film 9 including at least a silicon nitride film is formed on the V region 20 and the logic region 30. Insulating film 9 is Si
It is composed of a three-layer film of O 2 / Si 3 N 4 / SiO 2 film (ONO film) (FIG. 8B).

【0022】次に、この絶縁膜9の上にフォトレジスト
51を形成し、これをパターニングして、セル領域1
0、ロジック領域30及び素子分離領域のフィールド酸
化膜3を被覆するようにし、HV領域20上のフォトレ
ジストは除去する。このパターニングされたフォトレジ
スト51をマスクにしてHV領域20のトランジスタの
チャネルに絶縁膜9を緩衝膜としてボロンイオンを10
0KeV、6×1012atoms/cm2 の条件でチャ
ネルイオン注入12を行う(図9(a))。この後、フ
ォトレジスト51をマスクにして絶縁膜9の露出してい
る部分をエッチング除去してHV領域20を露出させ、
その後フォトレジスト51をエッチング除去する(図9
(b))。つづいて、HV領域20にドライHCl酸化
などの熱処理により厚さ約18nmのゲート酸化膜14
を形成する。その後セル領域10、HV領域20及びフ
ィールド酸化膜3を被覆し、ロジック領域30を露出さ
せたパターンを有するフォトレジスト52を半導体基板
2に形成する。そしてこのフォトレジスト52をマスク
にしてロジック領域30の絶縁膜9を緩衝膜として、ま
ずボロンイオンを120KeV、1.5×1012ato
ms/cm2 の条件で深く注入し、ついでボロンイオン
を80KeV、2.5×1012atoms/cm2 の条
件で浅く注入してチャネルイオン注入15を行う(図1
0(a))。
Next, a photoresist 51 is formed on the insulating film 9 and patterned to form the cell region 1
0, the logic region 30 and the field oxide film 3 in the element isolation region are covered, and the photoresist on the HV region 20 is removed. By using the patterned photoresist 51 as a mask, boron ions are added to the channel of the transistor in the HV region 20 by using the insulating film 9 as a buffer film.
Channel ion implantation 12 is performed under the conditions of 0 KeV and 6 × 10 12 atoms / cm 2 (FIG. 9A). After that, the exposed portion of the insulating film 9 is removed by etching using the photoresist 51 as a mask to expose the HV region 20.
After that, the photoresist 51 is removed by etching (FIG. 9).
(B)). Subsequently, the gate oxide film 14 having a thickness of about 18 nm is formed on the HV region 20 by heat treatment such as dry HCl oxidation.
To form. Then, a photoresist 52 having a pattern that covers the cell region 10, the HV region 20 and the field oxide film 3 and exposes the logic region 30 is formed on the semiconductor substrate 2. Then, using the photoresist 52 as a mask and the insulating film 9 in the logic region 30 as a buffer film, boron ions are first supplied at 120 KeV and 1.5 × 10 12 ato.
Channel ion implantation 15 is carried out by deeply implanting under the condition of ms / cm 2 and then boron ion shallowly under the condition of 80 KeV and 2.5 × 10 12 atoms / cm 2 .
0 (a)).

【0023】次に、フォトレジスト52をそのままマス
クに用いてロジック領域30の絶縁膜9を除去する。フ
ィールド酸化膜3の上の絶縁膜9は残しておく。その後
フォトレジスト52は、酸処理で取り除く(図10
(b))。続いて、ロジック領域30に厚さ15nm程
度のゲート酸化膜17を熱酸化により形成する。HV領
域20にはゲート酸化膜14の上にさらにゲート酸化膜
17を重ねて膜厚25nm程度のゲート酸化膜16を形
成する。この方法により膜厚の異なるゲート酸化膜が容
易に形成される。この時、ロジック領域30の半導体基
板2上には厚さ15nmのゲート酸化膜17がそのまま
成長するが、HV領域20の半導体基板2上にはゲート
酸化膜14が既に形成されているのでゲート酸化膜17
はその上に成長することになり、このゲート酸化膜1
4、17が一体化して厚さが約25nmのゲート酸化膜
16に変化する。次いで、HV領域20とロジック領域
30のゲート電極となる第2ポリシリコン膜18をCV
Dなどにより約400nm堆積させる。この第2ポリシ
リコン膜18にはリンなどの不純物を熱拡散させて活性
化させる(図11)。この第2ポリシリコン膜18をパ
ターニングし、半導体基板2に不純物を注入して図12
に示す半導体装置が形成される。
Next, the insulating film 9 in the logic region 30 is removed by using the photoresist 52 as it is as a mask. The insulating film 9 on the field oxide film 3 is left. Then, the photoresist 52 is removed by acid treatment (see FIG. 10).
(B)). Then, the gate oxide film 17 having a thickness of about 15 nm is formed in the logic region 30 by thermal oxidation. In the HV region 20, a gate oxide film 17 is further stacked on the gate oxide film 14 to form a gate oxide film 16 having a film thickness of about 25 nm. By this method, gate oxide films having different thicknesses are easily formed. At this time, the gate oxide film 17 having a thickness of 15 nm grows on the semiconductor substrate 2 in the logic region 30 as it is, but since the gate oxide film 14 is already formed on the semiconductor substrate 2 in the HV region 20, the gate oxide film 14 is already formed. Membrane 17
Will grow on it, and this gate oxide film 1
4 and 17 are integrated into a gate oxide film 16 having a thickness of about 25 nm. Then, the second polysilicon film 18 serving as the gate electrodes of the HV region 20 and the logic region 30 is CV
D or the like is deposited to a thickness of about 400 nm. Impurities such as phosphorus are thermally diffused and activated in the second polysilicon film 18 (FIG. 11). This second polysilicon film 18 is patterned and impurities are injected into the semiconductor substrate 2 to form the structure shown in FIG.
The semiconductor device shown in is formed.

【0024】この実施例では、図12に示すように半導
体基板2は第1領域(セル領域)、第2領域(HV領
域)及び第3領域(ロジック領域)に別れ、それぞれ
は、フィールド酸化膜によって素子分離されている。半
導体基板2上に第1及び第2ポリシリコン膜8、18を
適宜パターニングして各領域のMOSトランジスタのゲ
ート電極を形成し、さらにその後の工程を行ってこれら
MOSトランジスタを形成する。第1領域のセル領域1
0にはEPROMセルが形成され、第2領域のHV領域
20には高耐圧のMOSトランジスタが形成されてい
る。また、第3領域のロジック領域30にはゲート酸化
膜厚の薄いトランジスタが形成されている。セル領域1
0のEPROMセルは、半導体基板2の表面領域にN
ソース/ドレイン領域21が形成されている。そしてこ
の領域を挟んで厚さ25nm程度のゲート酸化膜7を介
して第1ポリシリコン膜から形成された浮遊ゲート8が
形成されている。この浮遊ゲート8の上にONO膜の絶
縁膜9を介して第2ポリシリコン膜から形成された制御
ゲート18が積層されている。このセルは、絶縁膜や保
護膜(図示せず)などで被覆保護されている。
In this embodiment, as shown in FIG. 12, the semiconductor substrate 2 is divided into a first region (cell region), a second region (HV region) and a third region (logic region), each of which is a field oxide film. The elements are separated by. The first and second polysilicon films 8 and 18 are appropriately patterned on the semiconductor substrate 2 to form the gate electrodes of the MOS transistors in each region, and the subsequent steps are performed to form these MOS transistors. Cell area 1 of the first area
An EPROM cell is formed at 0, and a high breakdown voltage MOS transistor is formed at the HV region 20 in the second region. A transistor having a thin gate oxide film is formed in the logic region 30 of the third region. Cell area 1
0 EPROM cells are N + in the surface region of the semiconductor substrate 2.
Source / drain regions 21 are formed. A floating gate 8 formed of the first polysilicon film is formed with a gate oxide film 7 having a thickness of about 25 nm sandwiching this region. A control gate 18 formed of a second polysilicon film is laminated on the floating gate 8 with an ONO insulating film 9 interposed therebetween. This cell is covered and protected by an insulating film or a protective film (not shown).

【0025】HV領域20の高耐圧MOSトランジスタ
は、半導体基板2の表面領域にNソース/ドレイン領
域22が形成されている。そしてこの領域を挟んで厚さ
25nm程度のゲート酸化膜16を介して第2ポリシリ
コン膜から形成されたゲート電極18が形成されてい
る。ロジック領域30のMOSトランジスタは、半導体
基板2の表面領域にNソース/ドレイン領域23が形
成されている。そしてこの領域を挟んで厚さ15nm程
度のゲート酸化膜17を介して第2ポリシリコン膜から
形成されたゲート電極18が形成されている。この実施
例では、HV領域領域20及びロジック領域30でのダ
ミー酸化膜を必要としないので希HF処理回数を従来よ
りHV領域20で1回、ロジック領域30で2回少なく
て済み、1回少なくてすみ、その結果、以下のように半
導体装置の特性を維持することができる。
In the high voltage MOS transistor of the HV region 20, the N + source / drain region 22 is formed in the surface region of the semiconductor substrate 2. A gate electrode 18 formed of the second polysilicon film is formed with a gate oxide film 16 having a thickness of about 25 nm sandwiching this region. In the MOS transistor of the logic region 30, the N + source / drain region 23 is formed in the surface region of the semiconductor substrate 2. A gate electrode 18 formed of the second polysilicon film is formed with a gate oxide film 17 having a thickness of about 15 nm sandwiching this region. In this embodiment, since the dummy oxide film in the HV region 20 and the logic region 30 is not necessary, the number of rare HF treatments can be reduced to 1 time in the HV region 20 and 2 times in the logic region 30 as compared with the conventional case. As a result, the characteristics of the semiconductor device can be maintained as follows.

【0026】図13は、第2の実施例及び前記従来例の
特性を示した特性図である。本発明は、この実施例で説
明するようにフィールド酸化膜の膜減りが低下し、その
結果この図で示すように、例えばHV領域20(第2領
域)に形成されている高耐圧(Vpp=12.5V)のフ
ィールドトランジスタのしきい値電圧Vthを所定の大き
さに十分維持することができるようになった。図は、フ
ィールドトランジスタのしきい値の酸処理回数依存性を
示す特性図であり、縦軸がHV領域のフィールドトラン
ジスタのしきい値電圧Vth(V)を示し、横軸は、ダミ
ーゲート酸化膜などのゲート酸化膜を剥離除去するため
に必要な酸処理である前述の希HF処理の回数(回)を
示している。酸処理回数が2回がこの実施例の特性であ
る。この様にHV領域のMOSトランジスタはしきい値
電圧Vthの平均値aが約14Vであり、しきい値電圧の
バラツキの範囲もVpp最大保証値(13.1V)を越え
ている。一方、前述した従来の半導体装置では、そのH
V領域のMOSトランジスタのしきい値Vthは、平均値
bが12V程度であり、そのバラツキの範囲も前記最大
保証値より小さい。本発明の半導体装置を製造するに際
して製造工程中に用いられるフォトレジストから構成さ
れたマスクの形状(パターン)が従来のものとは異なっ
ている。
FIG. 13 is a characteristic diagram showing the characteristics of the second embodiment and the conventional example. According to the present invention, as described in this embodiment, the reduction of the field oxide film is reduced, and as a result, as shown in this figure, for example, the high breakdown voltage (Vpp = Vpp = 20) formed in the HV region 20 (second region). The threshold voltage Vth of the field transistor of 12.5 V) can be sufficiently maintained at a predetermined value. The figure is a characteristic diagram showing the dependency of the threshold value of the field transistor on the number of acid treatments, the vertical axis shows the threshold voltage Vth (V) of the field transistor in the HV region, and the horizontal axis shows the dummy gate oxide film. The number of times (times) of the above-mentioned dilute HF treatment, which is an acid treatment required for peeling and removing the gate oxide film, is shown. The characteristic of this example is that the acid treatment is performed twice. As described above, in the MOS transistor in the HV region, the average value a of the threshold voltage Vth is about 14V, and the variation range of the threshold voltage exceeds the Vpp maximum guaranteed value (13.1V). On the other hand, in the conventional semiconductor device described above, the H
As for the threshold value Vth of the MOS transistor in the V region, the average value b is about 12V, and the range of the variation is smaller than the maximum guaranteed value. The shape (pattern) of a mask made of a photoresist used during the manufacturing process for manufacturing the semiconductor device of the present invention is different from the conventional one.

【0027】次に、図14及び図15を参照してマスク
パターンについて説明する。図14は、本発明及び従来
のマスクを形成した半導体基板の断面図、図15は、本
発明及び従来のマスクを形成した半導体基板の平面図で
あり、この平面図のマスクは比較のために1つの半導体
基板に形成している。図14(a)に示すように従来
は、イオン注入などの処理をすべき、例えば、Pウエル
などに形成された所定の素子領域を開口し、他の素子領
域をマスクする場合において、素子分離領域のフィール
ド酸化膜3は考慮にいれていない。したがって、フォト
レジスト5はフィールド酸化膜3を被覆する場合もあれ
ば、被覆しない場合もあり、必要に応じて素子分離領域
を被覆している。しかし、本発明の方法では、半導体装
置のフィールド酸化膜の上には窒化シリコン膜を含む絶
縁膜9を形成するので、通常は素子分離領域上はフォト
レジスト51で被覆されている。したがってPウエルな
どに形成された所定の素子領域を処理する場合、フォト
レジスト51は、素子領域毎に開口される。素子分離領
域に正確にフォトレジストを合わせることは非常に困難
である。例えば、隣接する素子領域A、B間の素子分離
領域Cにフォトレジスト51を被覆する場合に、素子分
離領域Cの幅Dと同じ幅にフォトレジスト51を形成す
ると、フォトレジスト51は素子領域A、Bにずれ込ん
で被覆されることがある。
Next, the mask pattern will be described with reference to FIGS. 14 and 15. FIG. 14 is a cross-sectional view of a semiconductor substrate having a mask according to the present invention and a conventional one, and FIG. 15 is a plan view of a semiconductor substrate having a mask according to the present invention and a conventional mask. It is formed on one semiconductor substrate. As shown in FIG. 14A, conventionally, in the case of performing a process such as ion implantation, for example, when a predetermined element region formed in a P well or the like is opened and another element region is masked, element isolation is performed. The field oxide 3 in the region is not taken into account. Therefore, the photoresist 5 may or may not cover the field oxide film 3, and covers the element isolation region as necessary. However, according to the method of the present invention, since the insulating film 9 including the silicon nitride film is formed on the field oxide film of the semiconductor device, the element isolation region is usually covered with the photoresist 51. Therefore, when processing a predetermined element region formed in the P well or the like, the photoresist 51 is opened for each element region. It is very difficult to accurately align the photoresist with the element isolation region. For example, when the element isolation region C between the adjacent element regions A and B is covered with the photoresist 51, if the photoresist 51 is formed to have the same width as the width D of the element isolation region C, the photoresist 51 becomes the element region A. , B may be slipped and covered.

【0028】このような状態でイオン注入(チャネルイ
ンプラ)などを行うと、素子領域に十分なイオンが注入
されず、トランジスタ特性が劣化する。したがって、素
子分離領域をフォトレジストで被覆する場合には、素子
分離領域の幅Dより狭い幅d(D>d)で形成する。こ
のようにすれば多少マスクパターンの形成にズレが生じ
てもマスク51が素子領域A又はBにかかることはな
い。本発明では、実施例においてメモリセルを用いて説
明したが、本発明は、メモリセルに限定されるものでは
なく、他の素子を用いることが可能である。また、前記
実施例では半導体基板上に形成された第2層目の導電層
として第1層目の導電層(第1ポリシリコン膜)と同じ
ポリシリコン(第2ポリシリコン膜)を用いているが、
本発明はこれに限らない。例えば、EPROMの2層ゲ
ート構造のメモリセルの第1ゲートに第1ポリシリコン
膜を用い、その上に形成される第2ゲートには、ポリシ
リコン膜とその上のモリブデンシリサイド膜の積層膜
(ポリサイド膜)を用いても良い。
If ion implantation (channel implantation) or the like is performed in such a state, sufficient ions will not be implanted in the element region and the transistor characteristics will deteriorate. Therefore, when the element isolation region is covered with photoresist, it is formed with a width d (D> d) narrower than the width D of the element isolation region. In this way, the mask 51 does not cover the element region A or B even if the mask pattern is slightly deviated. Although the present invention has been described by using the memory cell in the embodiments, the present invention is not limited to the memory cell, and other elements can be used. In the above-described embodiment, the same polysilicon (second polysilicon film) as the first conductive layer (first polysilicon film) is used as the second conductive layer formed on the semiconductor substrate. But,
The present invention is not limited to this. For example, a first polysilicon film is used for a first gate of a memory cell having a two-layer gate structure of an EPROM, and a second gate formed on the first polysilicon film has a laminated film of a polysilicon film and a molybdenum silicide film formed thereon ( A polycide film) may be used.

【0029】本発明は、この様に第2ポリシリコン膜を
ゲート電極として用いるトランジスタのチャネルイオン
注入を行うに際し、第1ポリシリコン膜と第2ポリシリ
コン膜との間に挿入される窒化シリコン膜を含む絶縁膜
を緩衝膜として用いることにより、チャネルイオン注入
のために形成するダミー酸化膜及びこのダミー酸化膜を
剥離する工程を減らすことができる。また、ダミー酸化
膜剥離に用いられる希HF処理によるフィールド酸化膜
の膜減りを防ぎ、フィールドの反転電圧の低下や反転電
圧のバラツキをフィールド間のリーク電流を防止でき
る。また、フィールド酸化膜の膜減りによるフィールド
トランジスタの電気特性の変動やリークの防止も期待で
きる。
According to the present invention, the silicon nitride film inserted between the first polysilicon film and the second polysilicon film when the channel ions are implanted in the transistor using the second polysilicon film as the gate electrode in this way. The use of the insulating film containing the as a buffer film can reduce the dummy oxide film formed for channel ion implantation and the step of peeling the dummy oxide film. Further, the reduction of the field oxide film due to the dilute HF treatment used for peeling the dummy oxide film can be prevented, and the decrease of the field inversion voltage and the variation of the inversion voltage can be prevented from the leak current between the fields. In addition, it can be expected that the electric characteristics of the field transistor are prevented from fluctuating or leaking due to the reduction of the field oxide film.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上の様に、トランジスタのゲート電極
にしきい値制御のチャネルイオン注入を、窒化シリコン
膜を含み、2層ゲート電極間の層間絶縁膜を緩衝膜とし
て利用することにより、従来緩衝膜として使われていた
ダミーゲート酸化膜を使わずに済み、ダミーゲート酸化
膜を剥離するための希HFなどの酸処理を少なくするこ
とができる。その結果フィールド酸化膜の膜減りが減少
するので半導体基板に形成されるトランジスタのフィー
ルドの反転電圧の低下やバラツキなどの特性劣化や歩留
まり低下を防ぐことができる。さらに緩衝膜に利用した
窒化シリコン膜を有する絶縁膜はフィールド酸化膜上に
は必要に応じて残すが、この窒化シリコンが半導体基板
上に形成された層間絶縁膜に含まれる重金属不純物の挙
動を阻止するブロック効果を有するので、重金属の挙動
に起因するMOSトランジスタの素子特性を防止するこ
とができる。また、窒化シリコンはフィールド酸化膜の
反転電圧の特性バラツキを小さくすることができる。
As described above, the threshold ion-controlled channel ion implantation is performed on the gate electrode of the transistor, and the interlayer insulating film between the two-layer gate electrodes is used as the buffer film, so that the conventional buffer is realized. It is not necessary to use the dummy gate oxide film used as the film, and the acid treatment such as diluted HF for peeling the dummy gate oxide film can be reduced. As a result, the reduction of the film thickness of the field oxide film is reduced, so that it is possible to prevent the deterioration of the characteristics such as the decrease and the inversion voltage of the field of the transistor formed on the semiconductor substrate and the deterioration of the yield. Further, the insulating film having the silicon nitride film used as the buffer film is left on the field oxide film as needed, but this silicon nitride prevents the behavior of heavy metal impurities contained in the interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate. Since it has a blocking effect, the element characteristics of the MOS transistor due to the behavior of the heavy metal can be prevented. In addition, silicon nitride can reduce the characteristic variation of the inversion voltage of the field oxide film.

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

【図1】本発明の第1の実施例に係る半導体装置の製造
工程断面図。
FIG. 1 is a sectional view of a manufacturing process of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施例に係る半導体装置の製造工程断面
図。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment.

【図3】第1の実施例に係る半導体装置の製造工程断面
図。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment.

【図4】第1の実施例に係る半導体装置の製造工程断面
図。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment.

【図5】第1の実施例に係る半導体装置の製造工程断面
図。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment.

【図6】第1の実施例の半導体装置の断面図。FIG. 6 is a sectional view of the semiconductor device according to the first embodiment.

【図7】第2の実施例及び従来例に係る半導体装置の平
面図。
FIG. 7 is a plan view of a semiconductor device according to a second example and a conventional example.

【図8】第2の実施例に係る半導体装置の製造工程断面
図。
FIG. 8 is a cross-sectional view of the manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment.

【図9】第2の実施例に係る半導体装置の製造工程断面
図。
FIG. 9 is a cross-sectional view of the manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment.

【図10】第2の実施例に係る半導体装置の製造工程断
面図。
FIG. 10 is a sectional view of a manufacturing process of a semiconductor device according to a second embodiment.

【図11】第2の実施例に係る半導体装置の製造工程断
面図。
FIG. 11 is a cross-sectional view of the manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment.

【図12】第2の実施例の半導体装置の断面図。FIG. 12 is a sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment.

【図13】本発明のフィールドトランジスタのしきい値
電圧の酸処理回数依存性を説明する特性図。
FIG. 13 is a characteristic diagram illustrating the dependence of the threshold voltage of the field transistor of the present invention on the number of acid treatments.

【図14】本発明及び従来の半導体装置のチャネルイン
プラにおけるマスクパターンを説明する半導体基板断面
図。
FIG. 14 is a cross-sectional view of a semiconductor substrate illustrating a mask pattern in a channel implanter of the present invention and a conventional semiconductor device.

【図15】図14の半導体基板の平面図。15 is a plan view of the semiconductor substrate of FIG.

【図16】従来の半導体装置の製造工程断面図。FIG. 16 is a sectional view of a conventional semiconductor device manufacturing process.

【図17】従来の半導体装置の製造工程断面図。FIG. 17 is a sectional view of a conventional semiconductor device manufacturing process.

【図18】従来の半導体装置の製造工程断面図。FIG. 18 is a sectional view of a conventional semiconductor device manufacturing process.

【図19】従来の半導体装置の製造工程断面図。FIG. 19 is a sectional view of a conventional semiconductor device manufacturing process.

【図20】従来の半導体装置の製造工程断面図。FIG. 20 is a sectional view of a conventional semiconductor device manufacturing process.

【図21】従来の半導体装置の断面図。FIG. 21 is a sectional view of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体装置 2 半導体基板 3 フィールド酸化膜 4、11 ダミー酸化膜 5、51、52、53、54 フォトレジスト 6、12、15 チャネルイオン注入(チャネルイ
ンプラ) 7、14、16、17、19 ゲート酸化膜 8 第1ポリシリコン膜 9 絶縁膜(SiO2 /Si3 4 /SiO
2 :ONO膜) 10 セル領域 13 ポリシリコン側壁酸化膜 18 第2ポリシリコン膜 20 HV領域 30 ロジック領域 40 セル/HV領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 semiconductor device 2 semiconductor substrate 3 field oxide film 4, 11 dummy oxide film 5, 51, 52, 53, 54 photoresist 6, 12, 15 channel ion implantation (channel implantation) 7, 14, 16, 17, 19 gate oxidation Film 8 First polysilicon film 9 Insulating film (SiO 2 / Si 3 N 4 / SiO
2 : ONO film) 10 cell region 13 polysilicon sidewall oxide film 18 second polysilicon film 20 HV region 30 logic region 40 cell / HV region

───────────────────────────────────────────────────── 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 21/8247 29/788 29/792 H01L 27/10 434 29/78 371 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication H01L 21/8247 29/788 29/792 H01L 27/10 434 29/78 371

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、 所定の厚さのゲート酸化膜を有するMOSトランジスタ
が形成された前記半導体基板中の素子領域と、 前記素子領域を分離するフィールド酸化膜からなる前記
半導体基板中の素子分離領域と、 所定の素子領域を分離して前記素子分離領域を構成する
前記フィールド酸化膜の上に形成された窒化シリコン膜
を含む絶縁膜とを備えていることを特徴とする半導体装
置。
1. A semiconductor substrate comprising: a semiconductor substrate; a device region in which a MOS transistor having a gate oxide film having a predetermined thickness is formed; and a field oxide film separating the device region. A semiconductor device comprising: an element isolation region; and an insulating film including a silicon nitride film formed on the field oxide film that separates a predetermined element region to form the element isolation region.
【請求項2】 半導体基板と、 積層された2層ゲート電極を有するメモリセルが形成さ
れた前記半導体基板中の第1の素子領域と、 所定の厚さのゲート酸化膜を有するMOSトランジスタ
が形成された前記半導体基板中の第2の素子領域と、 前記素子領域を分離するフィールド酸化膜からなる前記
半導体基板中の素子分離領域と、 前記素子領域を分離する前記素子分離領域を構成する前
記フィールド酸化膜の上に形成された少なくとも窒化シ
リコン膜を含む絶縁膜とを備え、 前記メモリセルは、前記半導体基板に形成された第1層
目の導電層を浮遊ゲートと、この浮遊ゲートの上に層間
絶縁膜を介して設けられ、前記半導体基板に形成された
第2層目の導電層を制御ゲートとを有し、前記MOSト
ランジスタは前記第2層目の導電層のゲート電極を有し
ていることを特徴とする半導体装置。
2. A semiconductor substrate, a first element region in the semiconductor substrate in which a memory cell having a laminated two-layer gate electrode is formed, and a MOS transistor having a gate oxide film with a predetermined thickness is formed. A second element region in the semiconductor substrate, an element isolation region in the semiconductor substrate made of a field oxide film separating the element region, and the field forming the element isolation region separating the element region The memory cell includes an insulating film including at least a silicon nitride film formed on an oxide film, and the memory cell has a floating gate on a first conductive layer formed on the semiconductor substrate, and a floating gate on the floating gate. The MOS transistor has a second conductive layer formed on the semiconductor substrate via an interlayer insulating film and a control gate, and the MOS transistor is a gate of the second conductive layer. Wherein a has a electrode.
【請求項3】 前記フィールド酸化膜の上に形成された
前記絶縁膜は、前記浮遊ゲートと前記制御ゲートとの間
に設けられた層間絶縁膜から形成されたことを特徴とす
る請求項2に記載の半導体装置。
3. The insulating film formed on the field oxide film is formed of an interlayer insulating film provided between the floating gate and the control gate. The semiconductor device described.
【請求項4】 半導体基板にフィールド酸化膜を形成
し、この半導体基板主面に第1の素子領域、第2の素子
領域及び素子分離領域とを設ける工程と、 前記半導体基板主面の前記素子領域に第1のゲート酸化
膜を形成する工程と、 前記半導体基板主面に前記第1のゲート酸化膜を被覆す
るように第1層目の導電層を形成する工程と、 前記半導体基板上に形成された第2層目の導電層をゲー
ト電極とする第2のMOSトランジスタが形成される前
記第2の素子領域の前記第1層目の導電層及びその下の
前記第1のゲート酸化膜を取り除く工程と、 前記半導体基板の第1の素子領域、第2の素子領域及び
素子分離領域上に窒化シリコン膜を含む絶縁膜を形成す
る工程と、 前記半導体基板の前記第2の素子領域に前記絶縁膜を緩
衝膜として、この第2の素子領域に形成される前記第2
のMOSトランジスタのしきい値を制御するチャネルイ
オン注入を行う工程と、 前記素子分離領域の前記絶縁膜を残して前記第2の素子
領域の前記絶縁膜を取り除く工程と、 前記第2の素子領域に第2のゲート酸化膜を形成する工
程と、 前記半導体基板に前記第2のゲート酸化膜を被覆するよ
うに第2の導電層を形成する工程と、 前記第1の導電層を選択的にエッチングして第1の素子
領域に形成された第1のMOSトランジスタのゲート電
極を形成する工程と、 前記第2の導電層を選択的にエッチングして第2の素子
領域に形成された第2のMOSトランジスタのゲート電
極を形成する工程とをそなえていることを特徴とする半
導体装置の製造方法。
4. A step of forming a field oxide film on a semiconductor substrate and providing a first element region, a second element region and an element isolation region on the main surface of the semiconductor substrate, and the element on the main surface of the semiconductor substrate. Forming a first gate oxide film in the region, forming a first conductive layer on the main surface of the semiconductor substrate so as to cover the first gate oxide film, and forming a first conductive layer on the semiconductor substrate The first conductive layer in the second element region in which the second MOS transistor having the formed second conductive layer as a gate electrode is formed and the first gate oxide film thereunder Removing the insulating layer, forming an insulating film including a silicon nitride film on the first element region, the second element region and the element isolation region of the semiconductor substrate, and forming the insulating layer on the second element region of the semiconductor substrate. Using the insulating film as a buffer film, The formed on the second element region second
Performing channel ion implantation for controlling the threshold value of the MOS transistor, removing the insulating film in the second element region while leaving the insulating film in the element isolation region, and the second element region Forming a second gate oxide film on the semiconductor substrate, forming a second conductive layer on the semiconductor substrate so as to cover the second gate oxide film, and selectively forming the first conductive layer on the semiconductor substrate. A step of etching to form a gate electrode of the first MOS transistor formed in the first element region; and a step of selectively etching the second conductive layer to form a second electrode formed in the second element region. And a step of forming a gate electrode of the MOS transistor.
【請求項5】 前記第1の素子領域領域には前記第1層
目の導電層を浮遊ゲートとしこの浮遊ゲートの上に層間
絶縁膜を介して設けられた前記第2層目の導電層を制御
ゲートとする積層ゲート構造のメモリセルを形成する工
程を備えていることを特徴とする請求項4に記載の半導
体装置の製造方法。
5. In the first element region, the first conductive layer is used as a floating gate, and the second conductive layer provided on the floating gate with an interlayer insulating film interposed therebetween. 5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, further comprising a step of forming a memory cell having a stacked gate structure that serves as a control gate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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