JPH09213783A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH09213783A
JPH09213783A JP8015697A JP1569796A JPH09213783A JP H09213783 A JPH09213783 A JP H09213783A JP 8015697 A JP8015697 A JP 8015697A JP 1569796 A JP1569796 A JP 1569796A JP H09213783 A JPH09213783 A JP H09213783A
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JP
Japan
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trench
floating gate
oxide film
film
insulating film
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JP8015697A
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English (en)
Inventor
Machio Yamagishi
万千雄 山岸
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B69/00Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices

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  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Element Separation (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】トレンチ素子分離領域の活性化領域における電
界集中を緩和でき、データ保持能力の向上を図れる半導
体装置の製造方法を実現する。 【解決手段】フローティングゲートを有し、トレンチ素
子分離構造を採用した半導体不揮発性記憶装置におい
て、半導体基板1に形成されたトレンチ2内に埋め込ん
だ酸化シリコン膜3aの活性化領域となる上面縁部(コ
ーナ部)3bを、エッチング、好ましくは異方性エッチ
ングにより上面3cから順テーパとなるように形成する
ので、フローティングゲート7とコントロールゲート9
との間に対する電界集中を緩和でき、フローティングゲ
ート7からの不要な電荷の放出を防止でき、ひいてはデ
ータ保持能力を向上できる利点がある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、素子分離にトレン
チ構造を用いた半導体装置の製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】半導体装置における素子分離としては、
一般的にLOCOS構造が採用されているが、このLO
COS構造を用いると、素子分離幅が小さくならず、メ
モリセルの面積の縮小化には適していない。
【0003】そこで、ロジックやSRAM、DMAMに
は、トレンチ素子分離構造が採用さているものもある。
【0004】図4は、ロジックにおけるトレンチ素子分
離構造を示す簡略断面図である。図4に示すように、ト
レンチ素子分離構造は、半導体基板1に所定深さを持っ
て形成されたトレンチ2内に酸化シリコン膜3が埋め込
まれ、半導体基板1上にゲート絶縁膜4が形成され、ゲ
ート絶縁膜4および埋め込み酸化シリコン膜3上にゲー
ト電極5が形成されている。
【0005】次に、従来の半導体装置のトレンチ素子分
離構造の製造方法について、図5を参照しつつ説明す
る。
【0006】まず、図5(A)に示すように、単結晶シ
リコン等からなる半導体基板1上に、たとえば二酸化シ
リコン(SiO2 )からなる熱酸化膜11を、表面保護
のために5nmほど形成する。この熱酸化膜11の形成
には、850℃の熱酸化炉を用いることができる。次
に、同図に示すように、たとえばストッパ層としての窒
化シリコン膜(SiN)12aを100nmほど成膜
し、その上に、ポリシリコン膜12bを200nmほど
成膜してバッファ層12を形成する。
【0007】その後、図5(B)および(C)に示すよ
うに、パタ−ンニングしたレジストPRをマスクに、3
段階のエッチングにより、ポリシリコン膜12b,窒化
シリコン膜12a,熱酸化膜11を順次加工し、開口さ
せる。続けて、半導体基板1をエッチングし、同図
(C)に示すように、たとえば500nm程の深さのト
レンチ2を形成する。
【0008】その後、図5(D)に示すよに、トレンチ
2内に、950℃の熱酸化炉等で、たとえば酸化シリコ
ンからなる熱酸化膜13を10〜30nmほど形成す
る。そして、同図(E)に示すように、バイアスECR
−CVD法で、被研磨層として、たとえば酸化シリコン
膜3を1000nmほど堆積し、トレンチ2内部を絶縁
物で完全に充填する。
【0009】次に、図5(F)に示すように、図示しな
い研磨装置を用いてトレンチ2内に充填した酸化シリコ
ン膜3に対する平坦化処理を行う。次いで、図5(G)
に示すように、バッファ層をエッチングにより除去した
後、図5(H)に示すように、ウェル14を形成する。
以後は、通常の工程、たとえば半導体基板1の表面にト
ランジスタ等の素子を形成し、配線を行うことができ
る。
【0010】このようなトレンチ素子分離構造を、EE
PROM等のフローティングゲートを有する半導体不揮
発性記憶装置に適用した場合には、図6に示すようにな
る。すなわち、半導体基板1に所定深さを持って形成さ
れたトレンチ2内に酸化シリコン膜3が埋め込まれ、半
導体基板1上にトンネル酸化膜6が形成され、トンネル
酸化膜6および埋め込み酸化シリコン膜3上にフローテ
ィングゲート(FG)7が形成され、さらに、フローテ
ィングゲート7上に層間絶縁膜としてのONO膜8が形
成され、ONO膜8上にコントロールゲート(CG)9
が形成される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法で製造されるトレンチ素子分離構造を、EEPRO
M等のフローティングゲートを有する半導体不揮発性記
憶装置に適用した場合には、図5中Xで示すように、埋
め込み酸化シリコン膜3のいわゆる活性化領域における
形状は上面側から側面に向かって鋭角をもった傾斜をな
す逆テーパ状となっていることから、フローティングゲ
ート7とコントロールゲート9との間に電界が集中し、
その結果、フローティングゲート7に蓄積されていた電
荷が放電してしまい、データ保持能力が損なわれるとい
う問題がある。
【0012】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、トレンチ素子分離領域の活性化
領域における電界集中を緩和でき、データ保持能力の向
上を図れる半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、半導体基板に形成されたトレンチ内に絶
縁膜を埋め込み、この埋め込まれた絶縁膜に対する平坦
化処理を行った後、上記絶縁膜上の少なくとも一部を含
む上記半導体基板上にゲート電極を形成する半導体装置
の製造方法であって、上記平坦化処理後に、エッチング
により上記絶縁膜の上面縁部を、当該上面側から側面に
向かって鈍角をもった傾斜をなす順テーパ状に形成し、
その後上記ゲート電極の形成を行う。
【0014】好適には、上記エッチング処理は異方性エ
ッチングで行うことが望ましい。
【0015】また、本発明の半導体装置の製造方法で
は、ゲート電極として、フローティングゲートが形成さ
れ、さらに絶縁膜を介してコントロールゲートが形成さ
れる。
【0016】本発明の半導体装置の製造方法によれば、
半導体基板にトレンチが形成され、このトレンチに絶縁
膜が埋め込まれる。そして、トレンチ外に露出している
絶縁膜の平坦化処理が行われる。これにより、絶縁膜の
上部は、上面側から側面に向かって鋭角をもった傾斜を
なす逆テーパ状となる。そして、次に、たとえば異方性
エッチングにより、絶縁膜の上面縁部が、上面側から側
面に向かって鈍角をもった傾斜をなす順テーパ状に整形
される。その後、ゲート電極に形成が行われる。これに
より、たとえばフローティングゲートとコントロールゲ
ートとの間に対する電界集中を緩和でき、フローティン
グゲートからの不要な電荷の放出を防止できる。
【0017】
【発明の実施の形態】図1は、本発明に係る製造方法に
より製造したフローティングゲートを有する半導体不揮
発性記憶装置のトレンチ素子分離構造を示す簡略断面図
である。また、図2は図1の半導体不揮発性記憶装置の
要部のパターン図である。
【0018】図1において、従来構造を示す図6と同一
構成部分は同一符号をもって表している。すなわち、半
導体基板1に所定深さを持って形成されたトレンチ2内
に酸化シリコン膜3aが埋め込まれている。埋め込み酸
化シリコン膜3aの活性化領域となる上面縁部(コーナ
部)3bは、電界集中を緩和する目的で、上面3c側か
ら側面に向かって鈍角をもった傾斜をなす順テーパ状と
なるように整形されている。そして、半導体基板1上に
トンネル酸化膜6が形成され、トンネル酸化膜6および
埋め込み酸化シリコン膜3上にフローティングゲート
(FG)7が形成され、さらに、フローティングゲート
7上に層間絶縁膜としてのONO膜8が形成され、ON
O膜8上にコントロールゲート(CG)9が形成されて
いる。
【0019】以下に、図1および図2に示すトレンチ素
子分離構造を有する半導体不揮発性記憶装置の製造方法
について、図3を参照しつつ説明する。
【0020】まず、図3(A)に示すように、単結晶シ
リコン等からなる半導体基板1上に、たとえば二酸化シ
リコン(SiO2 )からなる熱酸化膜21を、表面保護
のために5nmほど形成する。この熱酸化膜21の形成
には、850℃の熱酸化炉を用いることができる。次
に、同図に示すように、ポリシリコン膜22を形成す
る。このポリシリコン膜22上にたとえばストッパ層と
しての窒化シリコン膜(SiN)23aを100nmほ
ど成膜し、その上に、ポリシリコン膜23bを200n
mほど成膜してバッファ層23を形成する。なお、ポリ
シリコン膜22には不純物を添加させて導電体膜にして
おく。
【0021】その後、図3(B)および(C)に示すよ
うに、パタ−ンニングしたレジストPRをマスクに、3
段階のエッチングにより、ポリシリコン膜23b,窒化
シリコン膜23a,ポリシリコン膜22,熱酸化膜11
を順次加工し、開口させる。続けて、半導体基板1をエ
ッチングし、同図(C)に示すように、たとえば500
nm程の深さのトレンチ2を形成する。
【0022】その後、図3(D)に示すよに、トレンチ
2内に、950℃の熱酸化炉等で、たとえば酸化シリコ
ンからなる熱酸化膜24を10〜30nmほど形成す
る。そして、同図(E)に示すように、バイアスECR
−CVD法で、被研磨層として、たとえば酸化シリコン
膜3aを1000nmほど堆積し、トレンチ2内部を絶
縁物で完全に充填する。
【0023】次に、図3(F)に示すように、図示しな
い研磨装置を用いてトレンチ2内に充填した埋め込み酸
化シリコン膜3aに対する平坦化処理を行う。次いで、
図3(G)に示すように、バッファ層22のエッチング
により除去した後、同図(H)に示すように、エッチン
グ、好ましくは異方性エッチングにより埋め込み酸化シ
リコン膜3aの活性化領域となる上面縁部(コーナ部)
3bを、電界集中を緩和する目的で、上面3cから順テ
ーパとなるように形成する。
【0024】次に、図3(I)に示すように、ポリシリ
コン膜22,酸化膜21を除去した後、たとえば熱酸化
処理によりトンネル酸化膜6を形成し、その後図3
(J)に示すように、たとえばポリシリコンからなるフ
ローティングゲート7を形成する。そして、フローティ
ングゲート7上に層間絶縁膜としてのONO膜8を形成
した後、ポリシリコンによりコントロールゲート9を形
成する。
【0025】その後、層間絶縁膜、コンタクトを形成し
て金属配線を形成し、LSIを構成する。
【0026】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、フローティングゲートを有し、トレンチ素子分離構
造を採用した半導体不揮発性記憶装置において、半導体
基板1に形成されたトレンチ2内に埋め込んだ酸化シリ
コン膜3aの活性化領域となる上面縁部(コーナ部)3
bを、エッチング、好ましくは異方性エッチングにより
上面3cから順テーパとなるように形成するので、フロ
ーティングゲート7とコントロールゲート9との間に対
する電界集中を緩和でき、フローティングゲート7から
の不要な電荷の放出を防止でき、ひいてはデータ保持能
力を向上できる利点がある。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置の製造方法によれば、トレンチ素子分離領域の活性化
領域における電界集中を緩和でき、データ保持能力の向
上を図れる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る製造方法により製造したフローテ
ィングゲートを有する半導体不揮発性記憶装置のトレン
チ素子分離構造を示す簡略断面図である。
【図2】図1の半導体不揮発性記憶装置の要部のパター
ン図である。
【図3】図1および図2に示すトレンチ素子分離構造を
有する半導体不揮発性記憶装置の製造方法の説明図であ
る。
【図4】一般的な半導体装置のトレンチ素子分離構造を
示す簡略断面図である。
【図5】図3のトレンチ素子分離構造を有する半導体装
置の製造方法を説明するための図である。
【図6】フローティングゲートを有する半導体不揮発性
記憶装置に図3のトレンチ素子分離構造を適用した場合
の構造を示す簡略断面図である。
【符号の説明】
1…半導体装置 2…トレンチ 3a…埋め込み酸化シリコン膜 6…トンネル酸化膜 7…フローティングゲート(FG) 8…ONO膜 9…コントロールゲート(CG)
───────────────────────────────────────────────────── 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 29/792

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板に形成されたトレンチ内に絶
    縁膜を埋め込み、この埋め込まれた絶縁膜に対する平坦
    化処理を行った後、上記絶縁膜上の少なくとも一部を含
    む上記半導体基板上にゲート電極を形成する半導体装置
    の製造方法であって、 上記平坦化処理後に、エッチングにより上記絶縁膜の上
    面縁部を、当該上面側から側面に向かって鈍角をもった
    傾斜をなす順テーパ状に形成し、その後上記ゲート電極
    の形成を行う半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 上記エッチング処理は異方性エッチング
    である請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 ゲート電極として、フローティングゲー
    トが形成され、さらに絶縁膜を介してコントロールゲー
    トが形成される請求項1記載の半導体装置の製造方法。
JP8015697A 1996-01-31 1996-01-31 半導体装置の製造方法 Pending JPH09213783A (ja)

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