JPH1022480A - Nonvolatile semiconductor storage device and manufacture thereof - Google Patents

Nonvolatile semiconductor storage device and manufacture thereof

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JPH1022480A
JPH1022480A JP8176780A JP17678096A JPH1022480A JP H1022480 A JPH1022480 A JP H1022480A JP 8176780 A JP8176780 A JP 8176780A JP 17678096 A JP17678096 A JP 17678096A JP H1022480 A JPH1022480 A JP H1022480A
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JP
Japan
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element isolation
isolation region
memory cell
film
memory cells
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Pending
Application number
JP8176780A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Kobayashi
小林  孝
Masataka Kato
正高 加藤
Tetsuo Adachi
哲生 足立
Itsuki Sudo
敬己 須藤
Jiro Yoshigami
二郎 由上
Katsutaka Kimura
勝高 木村
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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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
    • H10B41/10Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the top-view layout
    • 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

Landscapes

  • Local Oxidation Of Silicon (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a flash memory allowing the compatibility of a reduction crystalline defects in an element isolation region with high reliability of a tunnel insulating film. SOLUTION: A flash memory is composed of floating gate 101, a word line 102, a word line 102 connected to a control gate, a source line 103 connected a source in an Si substrate a data line 104 connected to a drain and a transistor 108 selecting the above source line and the data line. At the time of forming an element isolation oxide film 105 between memory cells, after processing a polycrystalline Si film to be the floating gate so as to completely cover an element isolation region 109 between selection transistor with a pattern 106, a nitriding film is formed on the side wall and oxidation is performed using the nitride film as a mask and the element isolation oxide film 105 is formed by self-alignment with a gate pattern 106. Thereby, connection leakage is reduced so as to improve an yield. Further, due to a low temperature process, a trap during tunnel oxidation caused by heat stress is reduced so as to improve the number of rewriting.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は不揮発性半導体記憶
装置及びその製造方法に係り、特にメモリセル間の素子
分離領域と選択トランジスタ間の素子分離領域との間で
生じる結晶欠陥を低減し信頼性を向上させた不揮発性半
導体記憶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 nonvolatile semiconductor memory device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a method for reducing a crystal defect generated between an element isolation region between memory cells and an element isolation region between select transistors to improve reliability. And a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】不揮発性半導体記憶装置の代表であるフ
ラッシュメモリは携帯性、耐衝撃性に優れ、オンボード
で電気的に一括消去可能なことから、将来の小型携帯情
報機器のファイルメモリとして注目を集めている。フラ
ッシュメモリは、通常、ソース及びドレイン拡散層を有
するシリコン(Si)基板と、このSi基板上に形成し
た主に多結晶Siからなる浮遊ゲート及び制御ゲート
と、この両ゲート間を分離する層間絶縁膜と、浮遊ゲー
トとSi基板間を分離するトンネル絶縁膜からなるMO
S型電界効果トランジスタを1つの記憶単位とするメモ
リセルと、このメモリセルを複数個マトリックス状に配
置して制御ゲート間を接続するワード線と、ソース拡散
層間を接続するソース線と、ドレイン拡散層間を接続す
るデータ線とから構成されている。各ソース線及びデー
タ線には選択トランジスタと呼ばれるMOS型電界効果
トランジスタが接続されていて、この選択トランジスタ
により書込み/消去ビットの選択を行なう。
2. Description of the Related Art A flash memory, which is a typical non-volatile semiconductor memory device, has excellent portability and shock resistance, and can be electrically erased on-board at one time. Are gathering. A flash memory generally has a silicon (Si) substrate having source and drain diffusion layers, a floating gate and a control gate mainly formed of polycrystalline Si formed on the Si substrate, and an interlayer insulating layer separating the two gates. Film and a tunnel insulating film separating the floating gate and the Si substrate.
A memory cell having an S-type field effect transistor as one storage unit; a plurality of memory cells arranged in a matrix to connect between control gates; a source line connecting between source diffusion layers; And data lines connecting the layers. A MOS field effect transistor called a select transistor is connected to each source line and data line, and the select transistor selects a write / erase bit.

【0003】上記メモリセル間及び選択トランジスタ間
は、主に二酸化シリコン(SiO2)からなる素子分離
領域により分離されている。このメモリセル間及び選択
トランジスタ間の各素子分離領域は、いわゆるLOCO
S(Local Oxidation on Si)法を用いて同時に形成さ
れていた。その際、メモリセル間の素子分離領域は浮遊
ゲートに対してレジストマスクを用いて位置決めを行な
っていたため、データ線間のピッチが縮小できないとい
う問題があった。これを解決する従来技術として、周辺
回路及び選択トランジスタ間の素子分離領域をLOCO
S法により形成した後、浮遊ゲート側壁に窒化膜を形成
し、これをマスクにゲートに対し自己整合的にメモリセ
ル間の素子分離酸化膜を形成することによりデータ線間
のピッチを縮小する技術が報告されている。この従来技
術に関連するものとしては、例えば1994年 インタ
ーナショナル エレクトロン デバイシズ ミーテイン
グテクニカル ダイジェスト、921頁から923頁
(International Electrron Devices Meeting Technica
l Digest, 1994 pp921-923)において論じられている。
The memory cells and the selection transistors are separated from each other by element isolation regions mainly made of silicon dioxide (SiO 2 ). Each element isolation region between the memory cells and between the selection transistors is a so-called LOCO.
They were simultaneously formed using the S (Local Oxidation on Si) method. At this time, since the element isolation region between the memory cells is positioned using the resist mask with respect to the floating gate, there is a problem that the pitch between the data lines cannot be reduced. As a conventional technique for solving this, an element isolation region between a peripheral circuit and a selection transistor is provided by a LOCO.
After forming by the S method, a nitride film is formed on the side wall of the floating gate, and using this as a mask, a device isolation oxide film between memory cells is formed in a self-aligned manner with respect to the gate to reduce the pitch between data lines. Have been reported. Related to this prior art is, for example, International Electron Devices Meeting Technical Digest, 1994, pp. 921-923 (International Electron Devices Meeting Technica).
l Digest, 1994 pp921-923).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た自己整合的にメモリセル間の素子分離領域を形成する
従来技術では、選択トランジスタ間の素子分離領域とメ
モリセル間の素子分離領域が接続する部分で結晶欠陥が
発生しやすく、その結果、近隣のビットで接合リークを
生じ、フッラッシュメモリの歩留が低下するという問題
が生じた。これは、応力が残留していた選択トランジス
タ素子分離領域を再び酸化することにより、上記素子分
離領域の接続部分にさらに大きな応力が生じたためであ
る。この応力を緩和し結晶欠陥を低減するためには、メ
モリセル間素子分離領域の形成温度を高温とすることが
有効である。しかし、メモリセル間素子分離領域の形成
プロセスの高温化は、トンネル絶縁膜の信頼性の低下、
特に書換え耐性を劣化させるという問題があった。
However, in the above-mentioned prior art in which the element isolation region between memory cells is formed in a self-aligned manner, the portion where the element isolation region between the select transistors and the element isolation region between the memory cells are connected. In such a case, a crystal defect is likely to occur, and as a result, a junction leak occurs in a neighboring bit, and the yield of the flash memory is reduced. This is because re-oxidation of the select transistor element isolation region in which the stress remained remained caused a larger stress at the connection portion of the element isolation region. In order to alleviate this stress and reduce crystal defects, it is effective to increase the forming temperature of the element isolation region between memory cells. However, the high temperature of the process of forming the element isolation region between the memory cells causes a decrease in the reliability of the tunnel insulating film,
In particular, there is a problem that the rewriting durability is deteriorated.

【0005】そこで、本発明の目的は、素子分離領域の
結晶欠陥を低減した不揮発性半導体記憶装置及びその製
造方法を提供することにある。また、本発明の他の目的
はトンネル絶縁膜の信頼性を向上して書き換え回数を増
加できる不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法を提
供することにある。更に、素子分離領域の結晶欠陥低減
とトンネル絶縁膜の信頼性向上とを両立できる不揮発性
半導体記憶装置及びその製造方法を提供することも目的
とする。
It is an object of the present invention to provide a nonvolatile semiconductor memory device in which crystal defects in an element isolation region are reduced, and a method of manufacturing the same. It is another object of the present invention to provide a nonvolatile semiconductor memory device capable of improving the reliability of a tunnel insulating film and increasing the number of rewrites, and a method of manufacturing the same. It is still another object of the present invention to provide a nonvolatile semiconductor memory device capable of achieving both a reduction in crystal defects in an element isolation region and an improvement in reliability of a tunnel insulating film, and a method of manufacturing the same.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明に係る不揮発性半
導体記憶装置は、半導体基板内にソース及びドレインと
なる拡散層と、半導体基板上に絶縁膜を介した浮遊ゲー
トと、この浮遊ゲート上部に絶縁膜を介した制御ゲート
とが配置されたMOS型電界効果トランジスタを1つの
メモリセルとして、このメモリセルが複数個行列状に配
置されたメモリセルアレイを有し、メモリセルの制御ゲ
ート間を接続するワード線と、メモリセルのドレイン拡
散層間を接続するデータ線と、メモリセルのソース拡散
層間を接続するソース線と、データ線及びソース線をそ
れぞれ選択する選択MOS型電界効果トランジスタとを
具備した不揮発性半導体記憶装置において、メモリセル
間の素子分離領域と選択MOS型電界効果トランジスタ
間の素子分離領域の双方の少なくとも一部分が半導体基
板表面より下方に形成された二酸化シリコンにより構成
されると共に、メモリセル間の素子分離領域と選択MO
S電界効果トランジスタの素子分離領域の半導体基板表
面より下方に形成された部分が半導体基板により分断さ
れていることを特徴とするものである。すなわち、選択
トランジスタ間の素子分離酸化膜とメモリセル間の素子
分離膜とを分断した構造とすることにより、素子分離領
域の結晶欠陥を低減することができる。
According to the present invention, there is provided a nonvolatile semiconductor memory device comprising: a diffusion layer serving as a source and a drain in a semiconductor substrate; a floating gate on a semiconductor substrate via an insulating film; A memory cell array in which a plurality of memory cells are arranged in a matrix with a MOS type field effect transistor having a control gate interposed therebetween through an insulating film as one memory cell; A word line to be connected, a data line to connect between drain diffusion layers of the memory cell, a source line to connect between source diffusion layers of the memory cell, and a select MOS field effect transistor to select the data line and the source line, respectively. Device isolation region between memory cells and device isolation region between select MOS type field effect transistors With at least a portion of both composed of silicon dioxide formed below the semiconductor substrate surface, selecting an element isolation region between memory cells MO
A portion formed below the surface of the semiconductor substrate in the element isolation region of the S field effect transistor is divided by the semiconductor substrate. That is, by forming a structure in which the element isolation oxide film between the select transistors and the element isolation film between the memory cells are separated, crystal defects in the element isolation region can be reduced.

【0007】前記不揮発性半導体記憶装置において、メ
モリセル間の素子分離領域と選択MOS型電界効果トラ
ンジスタ間の素子分離領域とが分断された部分の上部を
被覆する電極が形成されていれば好適である。
In the above-mentioned nonvolatile semiconductor memory device, it is preferable that an electrode is formed so as to cover an upper portion where a device isolation region between memory cells and a device isolation region between select MOS type field effect transistors are separated. is there.

【0008】この場合、前記メモリセルを構成するMO
S型電界効果トランジスタがnチャネルMOS型電界効
果トランジスタの場合には前記分断部分の上部を被覆す
る電極を接地もしくは負電圧を印加し、pチャネルMO
S型電界効果トランジスタの場合には接地もしくは正電
圧を印加するように構成すればよい。このように構成す
ることにより、素子分離領域が分断された部分で生じ得
る寄生MOSの耐性劣化を防止して耐圧を確保すること
ができる。
In this case, the MO constituting the memory cell is
When the S-type field-effect transistor is an n-channel MOS field-effect transistor, the electrode covering the upper part of the divided portion is grounded or a negative voltage is applied, and the p-channel
In the case of an S-type field effect transistor, it may be configured to apply a ground or a positive voltage. With such a configuration, it is possible to prevent the degradation of the resistance of the parasitic MOS that may occur in the portion where the element isolation region is divided, and to ensure the withstand voltage.

【0009】また、前記分断部分の上部を被覆する電極
が、多結晶シリコン膜または金属シリサイド膜、もしく
はこれらの少なくとも1つを含む積層膜で構成すれば好
適である。
It is preferable that the electrode covering the upper part of the divided portion is made of a polycrystalline silicon film or a metal silicide film, or a laminated film containing at least one of them.

【0010】さらに、前記メモリセル間の素子分離領域
と前記選択MOS型電界効果トランジスタ間の素子分離
領域の少なくともいずれか一方が、前記半導体基板を酸
化して形成した領域であってもよいし、あるいは半導体
基板中に形成した溝内に少なくとも二酸化シリコンを充
填して形成した領域であってもよい。
Further, at least one of an element isolation region between the memory cells and an element isolation region between the select MOS type field effect transistors may be a region formed by oxidizing the semiconductor substrate, Alternatively, it may be a region formed by filling at least silicon dioxide in a groove formed in a semiconductor substrate.

【0011】また、本発明に係る不揮発性半導体記憶装
置の製造方法は、半導体基板を選択酸化して形成した素
子分離領域と、半導体基板内にソース及びドレインとな
る拡散層と、前記半導体基板上に絶縁膜を介した浮遊ゲ
ートと、該浮遊ゲート上部に絶縁膜を介した制御ゲート
とが配置されたMOS型電界効果トランジスタを1つの
メモリセルとして、該メモリセルが複数個行列状に配置
されたメモリセルアレイを有し、メモリセルの制御ゲー
ト間を接続するワード線と、メモリセルのドレイン拡散
層間を接続するデータ線と、メモリセルのソース拡散層
間を接続するソース線と、前記データ線及びソース線を
それぞれ選択する選択MOS型電界効果トランジスタと
を有する不揮発性半導体記憶装置の製造方法において、
前記メモリセルの浮遊ゲートを形成した後にシリコン窒
化膜を堆積し、前記メモリセルアレイを形成する部分で
あって前記選択酸化により形成した素子分離領域と離間
した部分が露出したレジストパターンを形成し、該レジ
ストパターンをマスクに異方性ドライエッチングにより
シリコン窒化膜を除去し、残存するシリコン窒化膜をマ
スクに熱酸化を行うことにより前記浮遊ゲートに対して
自己整合的にメモリセル間の素子分離領域を形成する工
程を設けたことを特徴とするものである。このような製
造方法とすることにより、結晶欠陥密度を低減でき歩留
まりが向上する共に、素子分離酸化膜形成プロセスの低
温化が可能となり浮遊ゲートと半導体基板とのあいだの
絶縁膜すなわちトンネル酸化膜中における熱ストレスに
起因するトラップも減少するため、信頼性が向上し、書
き換え回数が増加する。
Further, according to the present invention, there is provided a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, comprising: an element isolation region formed by selectively oxidizing a semiconductor substrate; a diffusion layer serving as a source and a drain in the semiconductor substrate; A plurality of memory cells are arranged in a matrix with a MOS type field effect transistor in which a floating gate having an insulating film interposed and a control gate having an insulating film interposed above the floating gate are arranged as one memory cell. A memory cell array, a word line connecting between control gates of memory cells, a data line connecting between drain diffusion layers of memory cells, a source line connecting between source diffusion layers of memory cells, In a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device having a selection MOS type field effect transistor for selecting a source line,
Depositing a silicon nitride film after forming the floating gate of the memory cell, forming a resist pattern in which a portion forming the memory cell array and separated from the element isolation region formed by the selective oxidation is exposed; The silicon nitride film is removed by anisotropic dry etching using the resist pattern as a mask, and thermal oxidation is performed using the remaining silicon nitride film as a mask to self-align the element isolation region between the memory cells with respect to the floating gate. The method is characterized in that a forming step is provided. By adopting such a manufacturing method, the crystal defect density can be reduced, the yield can be improved, and the temperature of the element isolation oxide film formation process can be reduced, so that the insulating film between the floating gate and the semiconductor substrate, that is, the tunnel oxide film In this case, the number of rewrites increases because the number of traps due to thermal stress in the memory cell also decreases.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明に係る不揮発性半導体記憶
装置の好適な実施の形態は、例えばn型Si基板に形成
したp型ウエル領域内にソース及びドレインとなるn型
拡散層と、Si基板上にトンネル酸化膜を介した浮遊ゲ
ートと、この浮遊ゲート上部に酸化膜を介した制御ゲー
トとが配置されたnチャネルのMOS型電界効果トラン
ジスタを1つのメモリセルとして、このメモリセルが複
数個行列状に配置されたメモリセルアレイを有し、メモ
リセルの制御ゲート間を接続するワード線と、メモリセ
ルのドレイン拡散層間を接続するデータ線と、メモリセ
ルのソース拡散層間を接続するソース線と、データ線及
びソース線をそれぞれ選択するnチャネルの選択MOS
型電界効果トランジスタとを備えた不揮発性半導体記憶
装置すなわちフラッシュメモリにおいて、前記メモリセ
ル間の素子分離領域と前記選択MOS型電界効果トラン
ジスタ間の素子分離領域の双方の少なくとも一部分がS
i基板表面より下方に形成された二酸化シリコンすなわ
ちLOCOS法により形成された酸化膜により構成され
ると共に、前記メモリセル間の素子分離領域と前記選択
MOS電界効果トランジスタの素子分離領域のSi基板
表面より下方に形成された部分がSi基板により分断さ
れ、この分断された部分の上部を接地もしくは負電圧を
印加した電極により被覆する構成としたフラッシュメモ
リである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention is a method of manufacturing an n-type diffusion layer serving as a source and a drain in a p-type well region formed on an n-type Si substrate. An n-channel MOS field effect transistor in which a floating gate on a substrate with a tunnel oxide film interposed and a control gate with an oxide film over the floating gate is arranged as one memory cell, and a plurality of memory cells are provided. A memory cell array arranged in rows and columns, a word line connecting between control gates of memory cells, a data line connecting between drain diffusion layers of memory cells, and a source line connecting between source diffusion layers of memory cells And an n-channel selection MOS for selecting a data line and a source line, respectively
In a nonvolatile semiconductor memory device, that is, a flash memory having a field effect transistor, at least a part of both an element isolation region between the memory cells and an element isolation region between the select MOS type field effect transistors is S.
It is composed of silicon dioxide formed below the surface of the i-substrate, that is, an oxide film formed by the LOCOS method, and is located between the element isolation region between the memory cells and the Si substrate surface in the element isolation region of the selective MOS field effect transistor. This is a flash memory in which a lower portion is divided by a Si substrate, and an upper portion of the divided portion is covered with an electrode to which a ground or a negative voltage is applied.

【0013】このように、選択MOS型電界トランジス
タ間の素子分離領域とメモリセル間の素子分離領域とが
分断されているために、従来例において両素子分離領域
の接続部で生じていた結晶欠陥が低減し、しかも分断さ
れた部分の上部を接地もしくは負電圧を印加した電極に
より被覆しているため寄生MOSによる耐圧低下の防止
でき、フラッシュメモリの歩留まり及び信頼性の向上が
図れる。
As described above, since the element isolation region between the select MOS type field-effect transistors and the element isolation region between the memory cells are separated from each other, a crystal defect generated at a connection portion between the two element isolation regions in the conventional example. In addition, since the upper portion of the divided portion is covered with the electrode to which the ground or the negative voltage is applied, a decrease in the breakdown voltage due to the parasitic MOS can be prevented, and the yield and reliability of the flash memory can be improved.

【0014】また、本発明に係る不揮発性半導体記憶装
置の製造方法の好適な実施の形態は、例えばn型Si基
板にPウエル領域形成した後n型Si基板を選択酸化し
て形成した素子分離領域と、Si基板内にソース及びド
レインとなる拡散層と、Si基板上にトンネル酸化膜を
介した浮遊ゲートと、この浮遊ゲート上部に酸化膜を介
した制御ゲートとが配置されたnチャネルMOS型電界
効果トランジスタを1つのメモリセルとして、このメモ
リセルが複数個行列状に配置されたメモリセルアレイを
有し、メモリセルの制御ゲート間を接続するワード線
と、メモリセルのドレイン拡散層間を接続するデータ線
と、メモリセルのソース拡散層間を接続するソース線
と、データ線及びソース線をそれぞれ選択するnチャネ
ル選択MOS型電界効果トランジスタとを具備する不揮
発性半導体記憶装置の製造方法において、メモリセルの
浮遊ゲートを形成した後にシリコン窒化膜を堆積し、前
記メモリセルアレイを形成する部分であってLOCOS
法により選択酸化して形成した素子分離領域と離間した
部分が露出したレジストパターンを形成し、このレジス
トパターンをマスクに反応性イオンエッチングによる異
方性ドライエッチングによりシリコン窒化膜を除去し、
残存するシリコン窒化膜をマスクに熱酸化を行うことに
より前記浮遊ゲートに対して自己整合的にメモリセル間
の素子分離領域を形成する工程を設けたことを特徴とす
るフラッシュメモリの製造方法である。
A preferred embodiment of a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention is directed to a device isolation method in which a P-well region is formed on an n-type Si substrate and then the n-type Si substrate is selectively oxidized. An n-channel MOS in which a region, a diffusion layer serving as a source and a drain in a Si substrate, a floating gate on a Si substrate via a tunnel oxide film, and a control gate via an oxide film on the floating gate Type field effect transistor as one memory cell, a memory cell array in which a plurality of the memory cells are arranged in a matrix, and a word line connecting between control gates of the memory cell and a drain diffusion layer of the memory cell are connected. Data line, a source line connecting the source diffusion layers of the memory cells, and an n-channel selection MOS type field effect transistor for selecting the data line and the source line, respectively. The method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device including a transistor, a silicon nitride film is deposited after forming the floating gates of the memory cells, a portion forming the memory cell array LOCOS
Forming a resist pattern in which a portion separated from the element isolation region formed by selective oxidation by the method is exposed, and using the resist pattern as a mask, the silicon nitride film is removed by anisotropic dry etching by reactive ion etching;
A method of manufacturing a flash memory, comprising a step of forming an element isolation region between memory cells in a self-aligned manner with respect to the floating gate by performing thermal oxidation using a remaining silicon nitride film as a mask. .

【0015】このようなフラッシュメモリの製造方法を
用いることにより、従来例において両素子分離領域の接
続部で生じていた結晶欠陥が低減し、素子分離酸化膜形
成工程の低温化が可能となる。素子分離酸化膜形成工程
の低温化を図ることにより、熱ストレスに起因するトン
ネル酸化膜中のトラップが減少するため、トンネル酸化
膜の信頼性が向上し、フラッシュメモリの書き換え回数
が向上する。
By using such a method of manufacturing a flash memory, crystal defects occurring at the connection between the two element isolation regions in the conventional example are reduced, and the temperature of the element isolation oxide film forming step can be reduced. By lowering the temperature of the element isolation oxide film formation step, traps in the tunnel oxide film due to thermal stress are reduced, so that the reliability of the tunnel oxide film is improved and the number of times of rewriting of the flash memory is improved.

【0016】[0016]

【実施例】次に、本発明に係る不揮発性半導体記憶装置
及びその製造方法の更に具体的な実施例につき、添付図
面を参照しながら以下詳細に説明する。
Next, more specific embodiments of the nonvolatile semiconductor memory device and the method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0017】<実施例1>図1は、本発明に係る不揮発
性半導体記憶装置の一実施例を示すレイアウト図であ
り、フラッシュメモリのメモリセル部分と選択トランジ
スタ部分の一部のパターンを示してある。尚、実際に
は、もっと多数のメモリセルと多数の選択トランジスタ
が形成され、このパターンを多数繰り返して所要のビッ
ト数を実現している。本実施例は、メモリセル間の素子
分離酸化膜を形成する際に、選択トランジスタの素子分
離酸化膜を浮遊ゲートでカバーし、2つの素子分離酸化
膜が衝突することによって生じる応力を緩和して結晶欠
陥の低減を図るように構成したものである。
<Embodiment 1> FIG. 1 is a layout diagram showing an embodiment of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, showing patterns of a memory cell portion and a select transistor portion of a flash memory. is there. Actually, a larger number of memory cells and a larger number of selection transistors are formed, and the required number of bits is realized by repeating this pattern many times. In the present embodiment, when forming the element isolation oxide film between the memory cells, the element isolation oxide film of the select transistor is covered with the floating gate, and the stress caused by the collision of the two element isolation oxide films is relaxed. It is configured to reduce crystal defects.

【0018】図1において、参照符号101は浮遊ゲー
トを示し、メモリセルはこの浮遊ゲート101と、制御
ゲートを接続したワード線102と、Si基板中のソー
スを接続したソース線103と、ドレインを接続したデ
ータ線104とから構成されている。浮遊ゲートとなる
多結晶Si膜をパターン106のように加工した後、こ
の多結晶Si膜の側壁に窒化膜を形成し、これをマスク
に酸化を行なうことにより、メモリセル間の素子分離酸
化膜105が浮遊ゲート101に対して自己整合的に形
成される。また、参照符号108は選択トランジスタの
ゲートとなるレイアウトパターンを示し、各選択トラン
ジスタ間は素子分離酸化膜109によって分離される。
上記ソース線103とデータ線104は、各々拡散層1
07を介して選択トランジスタに接続されるレイアウト
パターンとなっている。
In FIG. 1, reference numeral 101 denotes a floating gate, and a memory cell includes a floating gate 101, a word line 102 connected to a control gate, a source line 103 connected to a source in a Si substrate, and a drain. And a data line 104 connected thereto. After processing the polycrystalline Si film serving as the floating gate as shown in the pattern 106, a nitride film is formed on the side wall of the polycrystalline Si film, and oxidation is performed using the nitride film as a mask, thereby forming an element isolation oxide film between memory cells. 105 is formed in self-alignment with the floating gate 101. Reference numeral 108 denotes a layout pattern serving as a gate of a selection transistor, and each selection transistor is separated by an element isolation oxide film 109.
The source line 103 and the data line 104 are connected to the diffusion layer 1 respectively.
07, the layout pattern is connected to the selection transistor.

【0019】このように、本発明ではメモリセル間の素
子分離領域105と選択トランジスタ間の素子分離領域
109が未接続、すなわち分断されているレイアウトと
なるのが特徴である。このように分断するのは、素子分
離領域105と109が重なるようなレイアウトとなっ
ていると、素子分離領域105と109が重なる部分に
大きな機械的応力が生じ、Si基板中に結晶欠陥が誘起
される結果、接合リークの増大やトンネル酸化膜の信頼
性劣化をもたらすからである。なお、素子分離領域10
5と109を分断すると、寄生MOSの耐圧劣化を生じ
る可能性がある。そこで、本実施例では、素子分離酸化
膜未接続部分の上に電極110を形成し、メモリセルが
p型ウエル領域に形成される場合すなわちn型MOSト
ランジスタの場合には、この電極110を接地するか、
もしくは負電圧を印加することにより、n型ウエル領域
に形成される場合すなわちp型MOSトランジスタの場
合には電極110に接地電圧もしくは正電圧を印加する
ことにより、耐圧の確保を図っている。
As described above, the present invention is characterized by a layout in which the element isolation region 105 between memory cells and the element isolation region 109 between select transistors are not connected, that is, divided. The reason for this division is that if the layout is such that the element isolation regions 105 and 109 overlap, a large mechanical stress is generated at the portion where the element isolation regions 105 and 109 overlap, and crystal defects are induced in the Si substrate. As a result, the junction leakage increases and the reliability of the tunnel oxide film deteriorates. Note that the element isolation region 10
If 5 and 109 are divided, there is a possibility that the breakdown voltage of the parasitic MOS is deteriorated. Therefore, in this embodiment, the electrode 110 is formed on a portion where the element isolation oxide film is not connected, and when the memory cell is formed in the p-type well region, that is, in the case of an n-type MOS transistor, this electrode 110 is grounded. Or,
Alternatively, when a negative voltage is applied, in the case where the transistor is formed in the n-type well region, that is, in the case of a p-type MOS transistor, a ground voltage or a positive voltage is applied to the electrode 110 to ensure a withstand voltage.

【0020】次に、図2及び図3を用いて、本実施例の
フラッシュメモリの製造方法の一例を工程順に説明す
る。図2及び図3は、それぞれ図1のレイアウト図面中
にA−A’線で示した部分の断面図である。
Next, an example of a method of manufacturing the flash memory according to the present embodiment will be described in the order of steps with reference to FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views taken along the line AA 'in the layout drawing of FIG.

【0021】まず、Si基板201内にp型のウエル領
域220を形成した。続いて選択酸化(LOCOS)法
により厚さ500nmの熱酸化膜202を形成して、選
択トランジスタ及び周辺回路の素子分離領域とした(図
2(a)参照)。
First, a p-type well region 220 was formed in a Si substrate 201. Subsequently, a thermal oxide film 202 having a thickness of 500 nm was formed by a selective oxidation (LOCOS) method to form a device isolation region for a select transistor and a peripheral circuit (see FIG. 2A).

【0022】次に、トンネル酸化膜203、下層浮遊ゲ
ートとなる多結晶Si膜204、CVD酸化膜205、
CVD窒化膜206を順次形成した後、図1のマスクパ
ターン106を用いて、選択トランジスタの素子分離領
域109すなわち熱酸化膜202をすべてカバーする様
にパターニングした(図2(b)参照)。その後、CV
D窒化膜207を堆積し、反応性イオンエッチングを用
いた異方性ドライエッチングを行なって、浮遊ゲート側
壁にのみCVD窒化膜207を残した(図2(c)参
照)。次に、ウエット酸化を行ない、300nm程度の
厚さの酸化膜208を形成してメモリセルの素子分離領
域を完成した。走査型電子顕微鏡による断面観察の結
果、メモリセル間素子分離領域と選択トランジスタ間素
子分離領域とは完全に分断されていることを確認するこ
とができた(図2(d)参照)。
Next, a tunnel oxide film 203, a polycrystalline Si film 204 serving as a lower floating gate, a CVD oxide film 205,
After sequentially forming the CVD nitride film 206, patterning was performed using the mask pattern 106 of FIG. 1 so as to cover the entire element isolation region 109 of the select transistor, that is, the thermal oxide film 202 (see FIG. 2B). After that, CV
A D nitride film 207 was deposited, and anisotropic dry etching using reactive ion etching was performed to leave the CVD nitride film 207 only on the side wall of the floating gate (see FIG. 2C). Next, wet oxidation was performed to form an oxide film 208 having a thickness of about 300 nm, thereby completing an element isolation region of the memory cell. As a result of cross-sectional observation with a scanning electron microscope, it was confirmed that the element isolation region between memory cells and the element isolation region between select transistors were completely separated (see FIG. 2D).

【0023】続いて、熱リン酸水溶液によりCVD窒化
膜206及び207を除去し、イオン打込みによりメモ
リセルのn型ソース及びドレイン拡散層を形成した後、
CVD酸化膜209を堆積し、これを異方性エッチング
して多結晶Si膜204の側壁部分にCVD酸化膜20
9を残した(図3(e)参照)。更に、多結晶Si膜2
10を堆積し、これを加工して上層の浮遊ゲートとした
(図3(f)参照)。
Subsequently, after removing the CVD nitride films 206 and 207 with a hot phosphoric acid aqueous solution and forming n-type source and drain diffusion layers of the memory cell by ion implantation,
A CVD oxide film 209 is deposited and anisotropically etched to form a CVD oxide film 20 on the side wall of the polycrystalline Si film 204.
9 (see FIG. 3E). Further, the polycrystalline Si film 2
10 was deposited and processed to form an upper floating gate (see FIG. 3F).

【0024】その後、多結晶Si層間絶縁膜211を形
成した後、周辺回路、選択トランジスタ等、メモリセル
以外の部分の多結晶Si層間絶縁膜211と、多結晶S
i膜210及び204を除去した(図3(g)参照)。
Then, after forming a polycrystalline Si interlayer insulating film 211, the polycrystalline Si interlayer insulating film 211 in a portion other than the memory cell, such as a peripheral circuit and a selection transistor, and a polycrystalline Si
The i films 210 and 204 were removed (see FIG. 3G).

【0025】続いて、選択トランジスタおよび周辺回路
部分のゲート酸化を行ない、多結晶Si/WSi積層膜
212を堆積し、これを図1に示したマスクパターン1
02,108,110を用いて加工してメモリのワード
線、周辺回路/選択MOSトランジスタのゲート電極、
及び寄生MOS耐圧確保の電極を形成した(図3(h)
参照)。
Subsequently, the gate of the select transistor and the peripheral circuit portion is oxidized, and a polycrystalline Si / WSi laminated film 212 is deposited.
02, 108, and 110 to process memory word lines, peripheral circuits / selection MOS transistor gate electrodes,
And an electrode for securing the withstand voltage of the parasitic MOS was formed (FIG. 3 (h)).
reference).

【0026】最後に、層間絶縁膜を堆積し、熱処理によ
りリフローを行なった後、ワード線及び拡散層に至るコ
ンタクト孔を形成し、続いて金属配線を形成してメモリ
を完成した。リフロー可能な層間絶縁膜としては、例え
ばBPSG、有機SOG或いはオゾンTEOS等を使用
すればよい。
Finally, an interlayer insulating film was deposited, and reflow was performed by heat treatment. Thereafter, a contact hole was formed to reach a word line and a diffusion layer, and subsequently, a metal wiring was formed to complete a memory. As the reflowable interlayer insulating film, for example, BPSG, organic SOG, ozone TEOS, or the like may be used.

【0027】なお、比較のため、図4に従来のレイアウ
トを示し、図5及び図6に図4中で示したA−A線’部
分の断面構造を製造工程順に示した。図1〜図3に示し
た本実施例の構成部分と同一構成部分については、説明
の便宜上、同一の参照符号を付してその詳細な説明は省
略する。すなわち、本実施例の製造方法は従来例と同じ
であるが、従来例において浮遊ゲートマスクパターン1
06は選択トランジスタ素子分離領域109の一部分を
カバーするのみであるのに対して、本実施例では浮遊ゲ
ートマスクパターン106は素子分離領域109をすべ
てカバーする点で従来例と相違する。
For comparison, FIG. 4 shows a conventional layout, and FIGS. 5 and 6 show cross-sectional structures along the line AA shown in FIG. 4 in the order of manufacturing steps. The same components as those of the present embodiment shown in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals for convenience of description, and detailed description thereof will be omitted. That is, the manufacturing method of this embodiment is the same as that of the conventional example.
06 differs from the conventional example in that the floating gate mask pattern 106 covers the entire element isolation region 109, whereas the present embodiment covers only a part of the select transistor element isolation region 109.

【0028】そのため、図5(d)に示した様に、従来
構造では選択トランジスタの素子分離領域202とメモ
リセル間の素子分離領域208の2つの素子分離領域が
衝突していることが確認された。そして、顕微ラマン分
光法による観察から、上記2つの素子分離領域の衝突部
分では、他のSi基板部分に比べて大きな応力が発生し
ていることが明らかとなった。なお、図4において参照
符号112は多結晶Si/WSi積層膜のパターンであ
り、このパターン112は同じ積層膜のパターン108
と102を分離するために製造プロセス上必要となるも
ので、このパターン112により形成される電極は残ゲ
ート電極と呼ばれ、電位は接地またはオープン状態にさ
れて回路動作上は使用されない電極である。
For this reason, as shown in FIG. 5D, it has been confirmed that in the conventional structure, two element isolation regions of the element isolation region 202 of the select transistor and the element isolation region 208 between the memory cells collide. Was. Observation by micro-Raman spectroscopy revealed that a greater stress was generated at the collision portion between the two element isolation regions than at the other Si substrate portions. In FIG. 4, reference numeral 112 denotes a pattern of a polycrystalline Si / WSi laminated film, and this pattern 112 is a pattern 108 of the same laminated film.
The electrode formed by the pattern 112 is called a remaining gate electrode, and is an electrode which is set to a ground or open state and is not used for circuit operation. .

【0029】図7は、本発明及び従来技術により作製し
たメモリの配線、酸化膜等を除去し、Si基板を完全に
露出した状態で重クロム酸/フッ酸混合液を用いてエッ
チングを行ない、図1及び図4に示したA−A’線付近
の結晶欠陥密度の酸化温度依存性を測定した結果であ
る。同図に示した特性線(I)から分かるように、従来
技術では結晶欠陥の低減のためにメモリセル素子分離酸
化膜の形成温度は1000℃以上とする必要があった。
これに対し、本発明を用いると900℃以下の酸化温度
でも従来より更に結晶欠陥を低減できることが、同図に
示した特性線(II)から明らかとなった。また、本実施
例で作製したメモリセルの書込み/消去時間を測定した
結果、使用可能な書換え回数が従来に比べ4倍に増大し
ていることが明かとなった。
FIG. 7 shows a state in which the wiring, oxide film and the like of the memory manufactured according to the present invention and the prior art are removed, and etching is performed using a mixed solution of dichromic acid / hydrofluoric acid with the Si substrate completely exposed. 5 is a result of measuring the oxidation temperature dependency of the crystal defect density near the line AA ′ shown in FIGS. 1 and 4. As can be seen from the characteristic line (I) shown in the figure, in the prior art, the formation temperature of the memory cell element isolation oxide film had to be 1000 ° C. or higher in order to reduce crystal defects.
On the other hand, it is clear from the characteristic line (II) shown in FIG. 3 that the use of the present invention can further reduce crystal defects even at an oxidation temperature of 900 ° C. or lower than the conventional case. In addition, as a result of measuring the write / erase time of the memory cell manufactured in this example, it became clear that the number of usable rewrites was increased four times as compared with the conventional case.

【0030】従って、本実施例によれば、フラッシュメ
モリの選択トランジスタ素子分離領域を浮遊ゲート多結
晶Siパターンですべてカバーしてメモリセル間素子分
離領域を形成することにより、結晶欠陥の低減が図れ歩
留まりが向上するという効果がある。また、素子分離酸
化膜形成プロセスの低温化が可能になり、熱ストレスに
起因するトンネル酸化膜中のトラップが減少するため、
書換え回数を増大できるという効果を奏する。
Therefore, according to the present embodiment, crystal defects can be reduced by forming the memory cell device isolation region by completely covering the select transistor device isolation region of the flash memory with the floating gate polycrystalline Si pattern. This has the effect of improving the yield. In addition, it becomes possible to lower the temperature of the element isolation oxide film formation process, and the number of traps in the tunnel oxide film due to thermal stress decreases.
This has the effect of increasing the number of rewrites.

【0031】<実施例2>図8〜図10を用いて、本発
明に係る不揮発性半導体記憶装置の別の実施例について
説明する。図8は本発明に係る不揮発性半導体記憶装置
を示すレイアウト図であり、実施例1と同様に、フラッ
シュメモリのメモリセル部分と選択トランジスタ部分の
一部のパターンを示してある。図9及び図10は、図8
中にA−A’線で示した部分を製造工程順に示した断面
図である。本実施例は、選択トランジスタ素子分離領域
のカバーを多結晶Si膜に代えてCVD窒化膜を用いて
いる点が実施例1と相違する。尚、図8〜図10におい
て、実施例1で示した構成部分と同一の構成部分には同
一の参照符号を付してある。
<Embodiment 2> Another embodiment of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a layout diagram showing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, showing a pattern of a part of a memory cell part and a part of a select transistor part of a flash memory as in the first embodiment. 9 and 10 show FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a portion indicated by a line AA ′ in the order of manufacturing steps. This embodiment is different from the first embodiment in that a cover for the select transistor element isolation region is replaced with a polycrystalline Si film and a CVD nitride film is used. 8 to 10, the same components as those shown in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0032】図8に示すように、メモリセルは、浮遊ゲ
ート101と、制御ゲートを接続したワード線102
と、Si基板中のソースを接続したソース線103と、
ドレインを接続したデータ線104とから構成される。
メモリセル間の素子分離酸化膜105の形成方法は以下
の通りである。まず、浮遊ゲートとなる多結晶Si膜を
パターン106のように加工する。その後、全面に窒化
膜を堆積した後、レジストマスクパターン111を用い
て、同パターン内のみの窒化膜を異方性ドライエッチン
グにより加工する。この場合、パターン111内部(メ
モリセル)では窒化膜は側壁に、パターン外部では全面
に窒化膜が存在する。その後、残った窒化膜をマスクに
熱酸化を行なうことにより、メモリセル間のみ、浮遊ゲ
ートとなる多結晶Si膜106に対して自己整合的に素
子分離領域105が形成される。また、実施例1と同様
に、上記ソース線103とデータ線104は、各々拡散
層107を介して選択トランジスタに接続される。な
お、選択トランジスタのゲートはパターン108で表し
ている。各選択トランジスタ間は、素子分離酸化膜10
9により分離されている。また、素子分離酸化膜未接続
部分の上に電極110を形成し、メモリセルがp型ウエ
ル領域に形成される場合は電極110を接地するか、も
しくは負電圧を印加することにより、n型ウエル領域に
形成される場合は接地するか、もしくは正電圧を印加す
ることにより、寄生MOS耐圧の確保を図っている。
As shown in FIG. 8, a memory cell includes a floating gate 101 and a word line 102 connecting a control gate.
And a source line 103 connecting a source in the Si substrate;
And a data line 104 connected to the drain.
The method of forming the element isolation oxide film 105 between the memory cells is as follows. First, a polycrystalline Si film serving as a floating gate is processed like a pattern 106. Then, after depositing a nitride film on the entire surface, using the resist mask pattern 111, the nitride film only in the pattern is processed by anisotropic dry etching. In this case, the nitride film exists on the side wall inside the pattern 111 (memory cell) and on the entire surface outside the pattern. Thereafter, by performing thermal oxidation using the remaining nitride film as a mask, an element isolation region 105 is formed between memory cells in a self-aligned manner with respect to a polycrystalline Si film 106 serving as a floating gate. Further, similarly to the first embodiment, the source line 103 and the data line 104 are connected to the selection transistors via the diffusion layers 107, respectively. Note that the gate of the selection transistor is represented by a pattern 108. An element isolation oxide film 10 is provided between each selection transistor.
9. Further, an electrode 110 is formed on a portion where the element isolation oxide film is not connected, and when a memory cell is formed in a p-type well region, the electrode 110 is grounded or a negative voltage is applied to form an n-type well. When formed in a region, the withstand voltage of the parasitic MOS is ensured by grounding or by applying a positive voltage.

【0033】次に図9及び図10を用いて、本実施例の
フラッシュメモリの製造方法を工程順に、図8のA−
A’線で示した断面に着目して説明する。まず、Si基
板201内にp型のウエル領域220を形成した。続い
て選択酸化(LOCOS)法により厚さ500nmの熱
酸化膜202を形成して、選択トランジスタ及び周辺回
路の素子分離領域とした(図9(a)参照)。
Next, the manufacturing method of the flash memory of this embodiment will be described with reference to FIGS.
The description will be given focusing on the cross section indicated by the line A '. First, a p-type well region 220 was formed in the Si substrate 201. Subsequently, a thermal oxide film 202 having a thickness of 500 nm was formed by a selective oxidation (LOCOS) method to form a device isolation region for a select transistor and a peripheral circuit (see FIG. 9A).

【0034】次に、トンネル酸化膜203、下層浮遊ゲ
ートとなる多結晶Si膜204、CVD酸化膜205、
CVD窒化膜206を順次形成した後、図8のマスクパ
ターン106を用いてパターニングした(図9(b)参
照)。
Next, a tunnel oxide film 203, a polycrystalline Si film 204 serving as a lower floating gate, a CVD oxide film 205,
After sequentially forming the CVD nitride film 206, patterning was performed using the mask pattern 106 of FIG. 8 (see FIG. 9B).

【0035】その後、CVD窒化膜207を全面に堆積
し、図8のレジストマスクパターン111を用いて同パ
ターン内部のみを異方性ドライエッチングした。この結
果、窒化膜はメモリセル部では浮遊ゲート側壁にのみ残
存し、選択トランジスタ部では全面に存在することとな
る(図9(c)参照)。次に、ウエット酸化を行ない、
300nm程度の厚さの酸化膜208を形成してメモリ
セルの素子分離領域を完成した。走査型電子顕微鏡によ
る断面観察の結果、メモリセル間素子分離領域と選択ト
ランジスタ素子分離領域とは完全に分断されていること
が確認された(図9(d)参照)。
Thereafter, a CVD nitride film 207 was deposited on the entire surface, and only the inside of the pattern was anisotropically dry-etched using the resist mask pattern 111 of FIG. As a result, the nitride film remains only on the side wall of the floating gate in the memory cell portion and exists on the entire surface in the select transistor portion (see FIG. 9C). Next, wet oxidation is performed,
An oxide film 208 having a thickness of about 300 nm was formed to complete an element isolation region of a memory cell. As a result of cross-sectional observation with a scanning electron microscope, it was confirmed that the element isolation region between memory cells and the selection transistor element isolation region were completely separated (see FIG. 9D).

【0036】続いて、熱リン酸水溶液によりCVD窒化
膜206及び207を除去し、イオン打込みによりメモ
リセルのn型ソース及びドレイン拡散層を形成した後、
CVD酸化膜209を堆積し、これを異方性ドライエッ
チングして多結晶Si204の側壁部分にCVD酸化膜
209を残した(図10(e)参照)。更に、多結晶S
i膜210を堆積し、これを加工して上層の浮遊ゲート
とした(図10(f)参照)。
Subsequently, after removing the CVD nitride films 206 and 207 with a hot phosphoric acid aqueous solution and forming the n-type source and drain diffusion layers of the memory cell by ion implantation,
A CVD oxide film 209 was deposited and subjected to anisotropic dry etching to leave the CVD oxide film 209 on the side wall of the polycrystalline Si 204 (see FIG. 10E). Furthermore, polycrystalline S
An i-film 210 was deposited and processed to form an upper floating gate (see FIG. 10 (f)).

【0037】その後、多結晶Si層間絶縁膜211を形
成した後、周辺回路、選択トランジスタ等、メモリセル
以外の部分の多結晶Si層間絶縁膜211と、多結晶S
i膜210及び204を除去した(図10(g)参
照)。続いて、選択トランジスタおよび周辺回路部分の
ゲート酸化を行ない、多結晶Si/WSi積層膜212
を堆積し、これを図8に示したマスクパターン102,
108,110を用いて加工し、メモリのワード線、周
辺回路/選択MOSトランジスタのゲート電極、及び寄
生MOS耐圧確保の電極を形成した(図10(h)参
照)。
Thereafter, after forming the polycrystalline Si interlayer insulating film 211, the polycrystalline Si interlayer insulating film 211 other than the memory cell, such as a peripheral circuit and a select transistor, and the polycrystalline Si
The i films 210 and 204 were removed (see FIG. 10G). Subsequently, gate oxidation of the select transistor and the peripheral circuit portion is performed, and the polycrystalline Si / WSi laminated film 212 is formed.
Is deposited, and is deposited on the mask pattern 102, shown in FIG.
Processing was performed using 108 and 110 to form a word line of the memory, a gate electrode of the peripheral circuit / selection MOS transistor, and an electrode for securing the withstand voltage of the parasitic MOS (see FIG. 10H).

【0038】最後に、層間絶縁膜を堆積し、熱処理によ
りリフローを行なった後、ワード線及び拡散層に至るコ
ンタクト孔を形成し、続いて金属配線を形成してメモリ
を完成した。
Finally, an interlayer insulating film was deposited, and reflow was performed by heat treatment. Thereafter, a contact hole was formed to reach a word line and a diffusion layer, and subsequently, a metal wiring was formed to complete a memory.

【0039】本実施例の製造方法により作製したメモリ
は、実施例1と同様に、従来例に比べて、メモリセル間
素子分離領域と選択トランジスタ間素子分離領域が近接
する部分での結晶欠陥密度を低減することができた。ま
た、書換え回数が従来例に比べて4倍に増大した。
As in the first embodiment, the memory fabricated by the manufacturing method of the present embodiment has a higher crystal defect density in a portion where the device isolation region between memory cells and the device isolation region between select transistors are close to each other as compared with the conventional example. Was able to be reduced. In addition, the number of rewrites has increased four times as compared with the conventional example.

【0040】従って、本実施例によれば、フラッシュメ
モリの選択トランジスタ間素子分離領域のすべてを窒化
膜パターンでカバーしてメモリセル間素子分離領域を形
成することにより、結晶欠陥の低減が図れ、歩留まりが
向上するという効果がある。また、実施例1と同様に素
子分離酸化膜形成プロセスの低温化が可能になり、熱ス
トレスに起因するトンネル酸化膜中のトラップが減少す
るため、書換え回数を増大できるという効果もある。
Therefore, according to the present embodiment, crystal defects can be reduced by forming the inter-memory-cell element isolation region by covering the whole of the inter-selection element isolation region of the flash memory with the nitride film pattern. This has the effect of improving the yield. Further, similarly to the first embodiment, the temperature of the element isolation oxide film forming process can be reduced, and the number of rewrites can be increased because traps in the tunnel oxide film due to thermal stress are reduced.

【0041】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本
発明の精神を逸脱しない範囲内において種々の設計変更
をなし得ることは勿論である。例えば、各実施例では素
子分離領域の形成方法として熱酸化法のみを用いたが、
基板内に溝を形成し、これに酸化膜を充填する場合でも
同様の効果が得られる。また、各実施例では、選択トラ
ンジスタ間素子分離領域とメモリセル間素子分離領域を
別々に形成したが、一度に形成する場合であっても、例
えば素子分離領域が屈曲している等の理由により応力が
発生しやす場所に対して適用すれば効果がある。また、
各実施例では、選択トランジスタ間素子分離領域とメモ
リセル間素子分離領域の未接続部分上に形成した電極に
は多結晶SiとWSiの積層膜を用いたが、WSiに代
えて他の金属シリサイドを用いたり、或いは、これらの
材料のいずれか1つを用いても同様の効果が得られる。
The preferred embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various design changes can be made without departing from the spirit of the present invention. It is. For example, in each embodiment, only the thermal oxidation method was used as a method for forming the element isolation region.
Similar effects can be obtained even when a groove is formed in the substrate and filled with an oxide film. Further, in each of the embodiments, the element isolation region between the select transistors and the element isolation region between the memory cells are formed separately. However, even when they are formed at once, for example, the element isolation region is bent due to a reason such as bending. It is effective if applied to places where stress is likely to occur. Also,
In each of the embodiments, a laminated film of polycrystalline Si and WSi was used for an electrode formed on an unconnected portion between the element isolation region between select transistors and the element isolation region between memory cells, but other metal silicide was used instead of WSi. The same effect can be obtained by using, or by using any one of these materials.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明によれば、素子分離領域の形成に
伴なって生じる結晶欠陥を低減することができる。その
結果、接合リークが低減し、歩留の向上が可能となる。
また、素子分離酸化膜の形成プロセスの低温化が可能と
なり、熱ストレスに起因したトンネル酸化膜中のトラッ
プが減少するため、書換え回数の向上が図れる。
According to the present invention, it is possible to reduce the crystal defects caused by the formation of the element isolation region. As a result, the junction leakage is reduced, and the yield can be improved.
Further, the temperature of the formation process of the element isolation oxide film can be lowered, and the number of traps in the tunnel oxide film due to thermal stress is reduced, so that the number of rewrites can be improved.

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

【図1】本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の一実施
例を示す要部レイアウト図である。
FIG. 1 is a main part layout diagram showing one embodiment of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention.

【図2】図1中にA−A’線で示した部分の断面構造を
製造工程順に示した断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a portion indicated by line AA ′ in FIG. 1 in the order of manufacturing steps.

【図3】図2に示した次の工程以降の断面構造を製造工
程順に示した断面図である。
3 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure after the next step shown in FIG. 2 in the order of manufacturing steps.

【図4】従来の不揮発性半導体記憶装置のレイアウト図
である。
FIG. 4 is a layout diagram of a conventional nonvolatile semiconductor memory device.

【図5】図4中にA−A’線で示した部分の断面構造を
製造工程順に示した断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a portion indicated by line AA ′ in FIG. 4 in the order of manufacturing steps.

【図6】図5に示した次の工程以降の断面構造を製造工
程順に示した断面図である。
6 is a cross-sectional view showing the cross-sectional structure after the next step shown in FIG. 5 in the order of manufacturing steps.

【図7】図1及び図4中にそれぞれA−A’線で示した
部分の従来例と本発明の結晶欠陥密度の酸化温度依存性
を示す特性線図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing the dependence of the crystal defect density on the oxidation temperature of the conventional example and the present invention in the portion indicated by the line AA ′ in FIGS. 1 and 4, respectively.

【図8】本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の別の実
施例を示す要部レイアウト図である。
FIG. 8 is a main part layout diagram showing another embodiment of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention.

【図9】図8中にA−A’線で示した部分の断面構造を
製造工程順に示した断面図である。
9 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a portion indicated by line AA ′ in FIG. 8 in the order of manufacturing steps.

【図10】図9に示した次の工程以降の断面構造を製造
工程順に示した断面図である。
10 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure after the next step shown in FIG. 9 in the order of manufacturing steps.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…浮遊ゲート、102…ワード線、103…ソー
ス線、104…データ線、105…メモリセル間素子分
離領域、106…浮遊ゲートパターニング領域、107
…拡散層、108…選択トランジスタゲート、109…
選択トランジスタ間素子分離領域、110…電極、11
1…レジストマスクパターン、201…Si基板、20
2…素子分離酸化膜、203…トンネル酸化膜、204
…多結晶Si膜、205…酸化膜、206、207…窒
化膜、208…メモリセル素子分離領域、209…酸化
膜、210…多結晶Si膜、211…多結晶Si層間絶
縁膜、212…電極、220…p型ウエル。
101: floating gate, 102: word line, 103: source line, 104: data line, 105: element isolation region between memory cells, 106: floating gate patterning region, 107
... diffusion layer, 108 ... selection transistor gate, 109 ...
Element isolation region between select transistors, 110 ... electrode, 11
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Resist mask pattern, 201 ... Si substrate, 20
2: Element isolation oxide film, 203: Tunnel oxide film, 204
... Polycrystalline Si film, 205 oxide film, 206, 207 nitride film, 208 memory cell element isolation region, 209 oxide film, 210 polycrystalline Si film, 211 polycrystalline Si interlayer insulating film, 212 electrode , 220 ... p-type well.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須藤 敬己 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 由上 二郎 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 木村 勝高 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Takami Sudo 1-280 Higashi Koigakubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Katsutaka Kimura 1-280 Higashi Koigakubo, Kokubunji-shi, Tokyo In-house Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板内にソース及びドレインとなる
拡散層と、前記半導体基板上に絶縁膜を介した浮遊ゲー
トと、該浮遊ゲート上部に絶縁膜を介した制御ゲートと
が配置されたMOS型電界効果トランジスタを1つのメ
モリセルとして、該メモリセルが複数個行列状に配置さ
れたメモリセルアレイを有し、メモリセルの制御ゲート
間を接続するワード線と、メモリセルのドレイン拡散層
間を接続するデータ線と、メモリセルのソース拡散層間
を接続するソース線と、前記データ線及びソース線をそ
れぞれ選択する選択MOS型電界効果トランジスタとを
具備した不揮発性半導体記憶装置において、 前記メモリセル間の素子分離領域と前記選択MOS型電
界効果トランジスタ間の素子分離領域の双方の少なくと
も一部分が半導体基板表面より下方に形成された二酸化
シリコンにより構成されると共に、前記メモリセル間の
素子分離領域と前記選択MOS電界効果トランジスタの
素子分離領域の半導体基板表面より下方に形成された部
分が半導体基板により分断されていることを特徴とする
不揮発性半導体記憶装置。
A MOS having a diffusion layer serving as a source and a drain in a semiconductor substrate, a floating gate on the semiconductor substrate with an insulating film interposed therebetween, and a control gate on the floating gate with an insulating film interposed therebetween. Type field effect transistor as one memory cell, a memory cell array in which a plurality of the memory cells are arranged in a matrix, and a word line connecting between control gates of the memory cell and a drain diffusion layer of the memory cell are connected. A non-volatile semiconductor memory device comprising: a data line to be connected; a source line connecting between source diffusion layers of the memory cells; and a selection MOS field-effect transistor for selecting the data line and the source line, respectively. At least a part of both the element isolation region and the element isolation region between the selective MOS type field effect transistors is located between the surface of the semiconductor substrate. And a portion formed below the semiconductor substrate surface of the element isolation region between the memory cells and the element isolation region of the select MOS field-effect transistor is divided by the semiconductor substrate. A nonvolatile semiconductor memory device characterized in that:
【請求項2】前記メモリセル間の素子分離領域と前記選
択MOS型電界効果トランジスタ間の素子分離領域とが
分断された部分の上部を被覆する電極が形成されて成る
請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
2. The non-volatile memory according to claim 1, wherein an electrode is formed so as to cover an upper portion where a device isolation region between said memory cells and a device isolation region between said select MOS type field effect transistors are separated. Semiconductor storage device.
【請求項3】前記メモリセルを構成するMOS型電界効
果トランジスタがnチャネルMOS型電界効果トランジ
スタであり、かつ、前記分断部分の上部を被覆する電極
が接地もしくは負電圧印加されて成る請求項2記載の不
揮発性半導体記憶装置。
3. The MOS field-effect transistor constituting the memory cell is an n-channel MOS field-effect transistor, and an electrode covering an upper part of the divided portion is grounded or a negative voltage is applied. 14. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1.
【請求項4】前記メモリセルを構成するMOS型電界効
果トランジスタがpチャネルMOS型電界効果トランジ
スタであり、かつ、前記分断部分の上部を被覆する電極
が接地もしくは正電圧印加されて成る請求項2記載の不
揮発性半導体記憶装置。
4. The MOS field-effect transistor constituting the memory cell is a p-channel MOS field-effect transistor, and an electrode covering an upper part of the divided portion is grounded or a positive voltage is applied. 14. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1.
【請求項5】前記分断部分の上部を被覆する電極が多結
晶シリコン膜から成る請求項3または請求項4に記載の
不揮発性半導体記憶装置。
5. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 3, wherein the electrode covering the upper part of the divided portion is made of a polycrystalline silicon film.
【請求項6】前記分断部分の上部を被覆する電極が金属
シリサイド膜から成る請求項3または請求項4に記載の
不揮発性半導体記憶装置。
6. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 3, wherein the electrode covering the upper part of the divided portion is formed of a metal silicide film.
【請求項7】前記分断部分の上部を被覆する電極が多結
晶シリコン膜または金属シリサイド膜の少なくとも1つ
を含む積層膜から成る請求項3または請求項4に記載の
不揮発性半導体記憶装置。
7. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 3, wherein the electrode covering the upper part of the divided portion is formed of a laminated film including at least one of a polycrystalline silicon film and a metal silicide film.
【請求項8】前記メモリセル間の素子分離領域と前記選
択MOS型電界効果トランジスタ間の素子分離領域の少
なくともいずれか一方が、前記半導体基板を酸化して成
る請求項1〜7のいずれか1項に記載の不揮発性半導体
記憶装置。
8. The semiconductor device according to claim 1, wherein at least one of an element isolation region between said memory cells and an element isolation region between said select MOS type field effect transistors is formed by oxidizing said semiconductor substrate. Item 14. The nonvolatile semiconductor memory device according to Item 1.
【請求項9】前記メモリセル間の素子分離領域と前記選
択MOS型電界効果トランジスタ間の素子分離領域の少
なくともいずれか一方が、前記半導体基板中に形成した
溝内に少なくとも二酸化シリコンを充填して成る請求項
1〜7のいずれか1項に記載の不揮発性半導体記憶装
置。
9. At least one of an element isolation region between the memory cells and an element isolation region between the select MOS type field effect transistors has a trench formed in the semiconductor substrate filled with at least silicon dioxide. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein:
【請求項10】半導体基板を選択酸化して形成した素子
分離領域と、半導体基板内にソース及びドレインとなる
拡散層と、前記半導体基板上に絶縁膜を介した浮遊ゲー
トと、該浮遊ゲート上部に絶縁膜を介した制御ゲートと
が配置されたMOS型電界効果トランジスタを1つのメ
モリセルとして、該メモリセルが複数個行列状に配置さ
れたメモリセルアレイを有し、メモリセルの制御ゲート
間を接続するワード線と、メモリセルのドレイン拡散層
間を接続するデータ線と、メモリセルのソース拡散層間
を接続するソース線と、前記データ線及びソース線をそ
れぞれ選択する選択MOS型電界効果トランジスタとを
具備する不揮発性半導体記憶装置の製造方法において、 前記メモリセルの浮遊ゲートを形成した後にシリコン窒
化膜を堆積し、前記メモリセルアレイを形成する部分で
あって前記選択酸化により形成した素子分離領域と離間
した部分が露出したレジストパターンを形成し、該レジ
ストパターンをマスクに異方性ドライエッチングにより
シリコン窒化膜を除去し、残存するシリコン窒化膜をマ
スクに熱酸化を行うことにより前記浮遊ゲートに対して
自己整合的にメモリセル間の素子分離領域を形成する工
程を設けたことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の
製造方法。
10. An element isolation region formed by selectively oxidizing a semiconductor substrate, a diffusion layer serving as a source and a drain in the semiconductor substrate, a floating gate on the semiconductor substrate via an insulating film, and an upper part of the floating gate. And a memory cell array in which a plurality of memory cells are arranged in a matrix, wherein a MOS field effect transistor in which a control gate with an insulating film is disposed is used as one memory cell. A word line to be connected, a data line to connect a drain diffusion layer of a memory cell, a source line to connect a source diffusion layer of a memory cell, and a selection MOS field effect transistor to select the data line and the source line, respectively. A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device comprising: forming a silicon nitride film after forming a floating gate of the memory cell; A resist pattern is formed in which a portion forming the memory cell array and a portion separated from the element isolation region formed by the selective oxidation is exposed, and the silicon nitride film is removed by anisotropic dry etching using the resist pattern as a mask. Forming a device isolation region between memory cells in a self-aligned manner with respect to the floating gate by performing thermal oxidation using the remaining silicon nitride film as a mask. Production method.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6221716B1 (en) 1998-10-27 2001-04-24 Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. Method of manufacturing a flash memory device
JP2004336065A (en) * 2004-06-17 2004-11-25 Renesas Technology Corp Semiconductor integrated circuit device and method of manufacturing the same

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