JPH1084052A - Semiconductor integrated circuit device and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device and its manufacturing method

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JPH1084052A
JPH1084052A JP8237806A JP23780696A JPH1084052A JP H1084052 A JPH1084052 A JP H1084052A JP 8237806 A JP8237806 A JP 8237806A JP 23780696 A JP23780696 A JP 23780696A JP H1084052 A JPH1084052 A JP H1084052A
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Japan
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gate electrode
floating gate
integrated circuit
circuit device
semiconductor integrated
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JP8237806A
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Tsutomu Okazaki
勉 岡崎
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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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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  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)
  • Element Separation (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a structure and a manufacturing method capable of forming an AND type flash memory at high density. SOLUTION: A first layer polycrystalline silicon film 2 as the lower floating gate electrode of a floating gate electrode is formed on a semiconductor substrate and after the formation of a drain 5 and a souce 6 by ion implanting process using the silicon film 2 as a mask, selective oxide films 8 are formed by selective thermal oxidizing process on the upper layer of the drain 5 and the source 6. Later, the second polycrystalline silicon sidewall 10 made of a PAD oxide film 9, polycrystalline silicon and the third layer polycrystalline silicon film as an upper floating gate electrode of the floating gate electrode are formed and then the third layer polycrystalline silicon film, the selective oxide films 8 and the semiconductor substrate are etched away using the same mask to form an isolation so that a buried part made of silicon oxide film may be formed into an element isolation structure.

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、半導体集積回路装
置およびその製造技術に関し、特に、AND型の一括消
去型不揮発性半導体記憶装置に適用して有効な技術に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device and a manufacturing technique thereof, and more particularly to a technique effective when applied to an AND-type batch erasing nonvolatile semiconductor memory device.

【0002】[0002]

【従来の技術】AND型一括消去型不揮発性半導体記憶
装置(AND型フラッシュメモリ)は、たとえば、特開
平7−176705号公報に記載されているように、複
数の記憶MOSFETとスイッチMOSFETとから構
成されるメモリセルブロックを有するものであり、この
メモリセルブロック内では、各記憶MOSFETのソー
スは、埋め込み拡散層配線による副ビット線によって共
有されスイッチMOSFETのソース・ドレインの一方
に接続され、また、ドレインも埋め込み拡散層配線によ
る副ビット線によって共有されスイッチMOSFETの
ソース・ドレインの一方に接続された構造となってい
る。つまり、この副ビット線に対しメモリセルが並列に
接続されたAND形の電気的一括消去型EEPROMと
なっている。
2. Description of the Related Art An AND-type batch erasing nonvolatile semiconductor memory device (AND-type flash memory) is composed of a plurality of storage MOSFETs and switch MOSFETs as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-176705. In this memory cell block, the source of each storage MOSFET is shared by a sub-bit line formed by a buried diffusion layer wiring and connected to one of the source / drain of the switch MOSFET. The drain is also shared by the sub-bit line formed by the buried diffusion layer wiring and has a structure connected to one of the source and the drain of the switch MOSFET. That is, there is provided an AND-type electrically collectively erasing EEPROM in which memory cells are connected in parallel to the sub-bit lines.

【0003】個々の記憶MOSFETは、半導体基板上
のフィールド絶縁膜に囲まれた活性領域上に形成され、
下部浮遊ゲート電極と上部浮遊ゲート電極とからなり、
T字型の断面形状を有する浮遊ゲート電極と、浮遊ゲー
ト電極上に層間絶縁膜を介して形成された制御ゲート電
極と、前記副ビット線であるソースおよびドレインとか
ら構成されるものである。制御ゲート電極は、メモリセ
ルのワード線として作用するものであり、副ビット線と
は垂直の方向に延在され、異なるメモリセルブロックに
共有されるものである。
[0003] Individual storage MOSFETs are formed on an active region surrounded by a field insulating film on a semiconductor substrate.
A lower floating gate electrode and an upper floating gate electrode,
The floating gate electrode has a T-shaped cross section, a control gate electrode formed on the floating gate electrode via an interlayer insulating film, and a source and a drain as the sub-bit lines. The control gate electrode functions as a word line of the memory cell, extends in a direction perpendicular to the sub-bit line, and is shared by different memory cell blocks.

【0004】下部浮遊ゲート電極と半導体基板との間に
は、メモリゲート絶縁膜が形成され、このメモリゲート
絶縁膜と通過するトンネル電流によりメモリセルに情報
の書き込みあるいは消去がなされる。
A memory gate insulating film is formed between the lower floating gate electrode and the semiconductor substrate, and information is written or erased in a memory cell by a tunnel current passing through the memory gate insulating film.

【0005】上部浮遊ゲート電極と、半導体基板の副ビ
ット線との絶縁のために、下部浮遊ゲート電極の側面に
シリコン酸化膜からなるサイドウォールと、サイドウォ
ールおよびフィールド絶縁膜の間に選択酸化膜が形成さ
れている。
In order to insulate the upper floating gate electrode from the sub-bit line of the semiconductor substrate, a sidewall made of a silicon oxide film is formed on the side surface of the lower floating gate electrode, and a selective oxide film is formed between the sidewall and the field insulating film. Are formed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したAN
D型フラッシュメモリの製造方法では、前記メモリセル
ブロック内の副ビット線と平行な方向の加工を行うため
に、少なくとも、3枚のマスクを用いた3回の光リソグ
ラフィー工程を経る必要がある。すなわち、フィールド
酸化膜を形成するための工程と、1層目の浮遊ゲート電
極である下部浮遊ゲート電極を加工するための工程と、
2層目の浮遊ゲート電極である上部浮遊ゲート電極を加
工するための工程との3工程である。
However, the above AN
In the method of manufacturing a D-type flash memory, at least three photolithography steps using three masks must be performed in order to perform processing in a direction parallel to the sub-bit lines in the memory cell block. That is, a process for forming a field oxide film, a process for processing a lower floating gate electrode that is a first floating gate electrode,
And a process for processing an upper floating gate electrode which is a second-layer floating gate electrode.

【0007】また、上記したAND型フラッシュメモリ
の製造方法では、埋め込み拡散層配線である副ビット線
と上部浮遊ゲート電極とを絶縁するために、埋め込み拡
散層配線上に選択酸化法による選択熱酸化膜を形成して
いることは上記の通りであるが、この際、フィールド酸
化膜と下部浮遊ゲート電極とを形成するマスクの合せズ
レが不可避的に発生し、これに起因して埋め込み拡散層
配線上の選択酸化膜の形成領域の広さが変化する。たと
えば、その一方(たとえばソース領域)が広くなると、
他方(たとえばドレイン領域)が狭くなるというふうに
変化することとなる。この結果、その形成領域が広い場
合には厚い選択酸化膜が形成され、その形成領域が極度
に狭い場合にはほとんど選択酸化膜が形成されないとい
う状況が生じる。つまり、埋め込み拡散層配線上に形成
される選択酸化膜の膜厚にばらつきが生じることとな
る。
In the above-described method of manufacturing an AND type flash memory, selective thermal oxidation is performed on a buried diffusion layer wiring by a selective oxidation method in order to insulate a sub-bit line serving as a buried diffusion layer wiring from an upper floating gate electrode. Although the film is formed as described above, at this time, misalignment of the mask for forming the field oxide film and the lower floating gate electrode occurs inevitably. The area of the upper selective oxide film formation region changes. For example, if one of them (for example, the source region) becomes wider,
The other (for example, the drain region) becomes narrower. As a result, a situation occurs in which a thick selective oxide film is formed when the formation region is wide, and a selective oxide film is hardly formed when the formation region is extremely narrow. That is, the thickness of the selective oxide film formed on the buried diffusion layer wiring varies.

【0008】この埋め込み拡散層配線上の選択酸化膜厚
のばらつきが大きくなると、メモリセルの加工マージン
が減少するという問題とメモリセルのデバイス特性のば
らつきが大きくなるという問題が発生する。
When the variation in the thickness of the selective oxide film on the buried diffusion layer wiring becomes large, there arises a problem that the processing margin of the memory cell decreases and a problem that the device characteristics of the memory cell vary widely.

【0009】上記問題を回避するために、フィールド酸
化膜と下層浮遊ゲート電極との合せズレに対するマージ
ンを確保しようとすると、メモリセルの面積を縮小する
ことが困難となる。
In order to avoid the above problem, it is difficult to reduce the area of the memory cell if an attempt is made to secure a margin for misalignment between the field oxide film and the lower floating gate electrode.

【0010】また、上記したAND型フラッシュメモリ
の製造方法では、下層浮遊ゲート電極の側壁にシリコン
酸化膜からなるサイドウォールを形成しているが、この
サイドウォールにシリコン酸化膜を用いると、選択酸化
膜を形成する際の熱処理により下層浮遊ゲート電極下部
のメモリゲート絶縁膜にバーズビークが成長し、メモリ
ゲート絶縁膜の膜厚を増加させるという不具合を発生す
る。この対策として、サイドウォールをシリコン窒化膜
により形成することが検討されている。
In the above-described method of manufacturing an AND type flash memory, a side wall made of a silicon oxide film is formed on the side wall of the lower floating gate electrode. Due to the heat treatment at the time of forming the film, bird's beak grows in the memory gate insulating film below the lower floating gate electrode, causing a problem of increasing the thickness of the memory gate insulating film. As a countermeasure, formation of a sidewall with a silicon nitride film has been studied.

【0011】上記のシリコン窒化膜サイドウォールを用
いた製造方法では、サイドウォール部の付け戻しとして
CVD−酸化膜を形成する工程が考えられるが、CVD
−酸化膜によるサイドウォール形成時のドライエッチン
グ時に、CVD−酸化膜の下層材料である選択酸化膜と
同材料であるため、ドライエッチマージンが制限される
という問題がある。
In the above-described manufacturing method using the silicon nitride film sidewall, a step of forming a CVD-oxide film as a replacement of the sidewall portion can be considered.
-At the time of dry etching when forming a sidewall with an oxide film, there is a problem that a dry etch margin is limited because the material is the same as a selective oxide film which is a lower layer material of a CVD-oxide film.

【0012】また、上記したAND型フラッシュメモリ
では、情報の書き込み動作を下層浮遊ゲート電極のエッ
ジ部分で行うこととなり、このような場合には、そのエ
ッジ部分の下部の不純物活性領域には十分な濃度の不純
物が導入されていないと、確実な書き込み動作を行うこ
とができない。しかし、不純物半導体領域の不純物濃度
を高くすると、チャネル間のショートあるいはパンチス
ルーの問題が発生し、ある程度以上の不純物濃度とする
ことができない。
Further, in the above-mentioned AND type flash memory, the operation of writing information is performed at the edge portion of the lower floating gate electrode, and in such a case, sufficient impurity active region is provided below the edge portion. If the impurity of the concentration is not introduced, a reliable writing operation cannot be performed. However, if the impurity concentration of the impurity semiconductor region is increased, a problem of short-circuit between channels or punch-through occurs, and the impurity concentration cannot be increased to a certain level or more.

【0013】本発明の目的は、メモリセルブロック内の
副ビット線と平行な方向の加工を行うためのマスクを減
少し、半導体集積回路装置の製造工程を簡略化すること
にある。
An object of the present invention is to reduce the number of masks for performing processing in a direction parallel to a sub-bit line in a memory cell block and to simplify a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device.

【0014】本発明の他の目的は、埋め込み拡散層配線
上に形成される選択酸化膜の膜厚を均一化することがで
きる半導体集積回路装置の構造と、その製造方法を提供
することにある。
Another object of the present invention is to provide a structure of a semiconductor integrated circuit device capable of making the thickness of a selective oxide film formed on a buried diffusion layer wiring uniform, and a method of manufacturing the same. .

【0015】本発明の他の目的は、メモリセルのデバイ
ス特性を安定化し、高集積化にも対応することができる
技術を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a technique capable of stabilizing the device characteristics of a memory cell and coping with high integration.

【0016】本発明の他の目的は、シリコン酸化膜サイ
ドウォール形成の際の選択酸化膜に対するエッチマージ
ンの減少に起因するデバイス特性の劣化を回避すること
ができる技術を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a technique capable of avoiding deterioration of device characteristics due to a decrease in an etch margin with respect to a selective oxide film when forming a silicon oxide film sidewall.

【0017】本発明の他の目的は、パンチスルーあるい
はチャネル間ショートに対するマージンが確保でき、か
つ、情報の書き込み動作を確実に行うことができる技術
を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a technique capable of securing a margin for punch-through or short-circuiting between channels and reliably performing an information writing operation.

【0018】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.

【0020】(1)本発明の半導体集積回路装置は、半
導体基板の主面上に第1ゲート絶縁膜を介して形成され
た下部浮遊ゲート電極および上部浮遊ゲート電極を有す
る浮遊ゲート電極と、下部浮遊ゲート電極の側方に形成
され、上部浮遊ゲート電極の下部に形成された選択酸化
層と、第1ゲート絶縁膜の下部の半導体基板の主面に形
成されたチャネル領域を挟んで形成され、選択酸化層の
下部および第1ゲート絶縁膜の下部の一部に形成された
MISFETのソースまたはドレインとして機能する不
純物半導体領域と、上部浮遊ゲート電極の上部に層間絶
縁膜を介して形成された制御ゲート電極とを含む不揮発
性メモリセルを有し、複数の不揮発性メモリセルが、互
いに共用される不純物半導体領域により並列に接続され
ることによってAND形の不揮発性メモリセルブロック
を構成し、制御ゲート電極が、複数の不揮発性メモリセ
ルブロックに延在され、互いに異なる不揮発性メモリセ
ルブロック内の不揮発性メモリセルに共有される半導体
集積回路装置であって、不揮発性メモリセルブロック
は、溝構造に埋め込まれた埋め込みシリコン酸化膜から
構成される素子分離構造により電気的に絶縁されている
ものである。
(1) A semiconductor integrated circuit device according to the present invention comprises a floating gate electrode having a lower floating gate electrode and an upper floating gate electrode formed on a main surface of a semiconductor substrate via a first gate insulating film; A selective oxide layer formed on the side of the floating gate electrode, formed below the upper floating gate electrode, and a channel region formed on the main surface of the semiconductor substrate below the first gate insulating film; An impurity semiconductor region functioning as a source or a drain of a MISFET formed under the selective oxidation layer and a part of the lower portion of the first gate insulating film, and a control formed over the upper floating gate electrode via an interlayer insulating film. A nonvolatile memory cell including a gate electrode and a plurality of nonvolatile memory cells connected in parallel by an impurity semiconductor region shared by the plurality of nonvolatile memory cells. A semiconductor integrated circuit device comprising a D-type nonvolatile memory cell block, wherein a control gate electrode extends to a plurality of nonvolatile memory cell blocks and is shared by nonvolatile memory cells in different nonvolatile memory cell blocks The nonvolatile memory cell block is electrically insulated by an element isolation structure composed of a buried silicon oxide film buried in a trench structure.

【0021】このような半導体集積回路装置によれば、
不揮発性メモリセルブロックは、溝構造に埋め込まれた
埋め込みシリコン酸化膜から構成される素子分離構造に
より電気的に絶縁されているため、フィールド絶縁膜を
形成する必要がなく、したがって、フィールド絶縁膜と
選択酸化膜との境界領域が形成されることもない。この
結果、そのような境界領域で発生する可能性の高かった
絶縁膜膜厚の減少によるデバイス不良を回避することが
でき、半導体集積回路装置の信頼性と歩留まりを向上す
ることができる。
According to such a semiconductor integrated circuit device,
Since the nonvolatile memory cell block is electrically insulated by the element isolation structure composed of the buried silicon oxide film buried in the trench structure, it is not necessary to form a field insulating film, and therefore, it is not necessary to form a field insulating film. No boundary region with the selective oxide film is formed. As a result, it is possible to avoid device failure due to a decrease in the thickness of the insulating film, which is likely to occur in such a boundary region, and to improve the reliability and yield of the semiconductor integrated circuit device.

【0022】また、本発明の半導体集積回路装置では、
上記の通り、フィールド絶縁膜と選択酸化膜との境界領
域が形成されないので、下部浮遊ゲート電極のサイドウ
ォールとしてシリコン窒化膜を採用することができ、こ
の結果、シリコン酸化膜サイドウォールを採用した際の
バーズビークの形成を防止し、メモリセルのデバイス特
性を向上することができる。
Further, in the semiconductor integrated circuit device of the present invention,
As described above, since the boundary region between the field insulating film and the selective oxide film is not formed, the silicon nitride film can be used as the sidewall of the lower floating gate electrode. As a result, when the silicon oxide film sidewall is used. Is prevented, and device characteristics of the memory cell can be improved.

【0023】(2)本発明の半導体集積回路装置は、前
記(1)記載の半導体集積回路装置であって、浮遊ゲー
ト電極は、下部浮遊ゲート電極、上部浮遊ゲート電極、
および下部浮遊ゲート電極と選択酸化層との間に形成さ
れた第1サイドウォールからなり、第1サイドウォール
は、半導体基板の主面上に第2ゲート絶縁膜を介して形
成された多結晶シリコンからなるものである。
(2) The semiconductor integrated circuit device according to the present invention is the semiconductor integrated circuit device according to the above (1), wherein the floating gate electrode is a lower floating gate electrode, an upper floating gate electrode,
And a first sidewall formed between the lower floating gate electrode and the selective oxidation layer, wherein the first sidewall is formed on the main surface of the semiconductor substrate via a second gate insulating film through a polycrystalline silicon. It consists of

【0024】このような半導体集積回路装置によれば、
浮遊ゲート電極を、下部浮遊ゲート電極、上部浮遊ゲー
ト電極、および下部浮遊ゲート電極と選択酸化層との間
に形成された第1サイドウォールから構成し、かつ、第
1サイドウォールを半導体基板の主面上の第2ゲート絶
縁膜上に形成した多結晶シリコンとするため、第1サイ
ドウォールを形成するためのドライエッチマージンを向
上することができる。
According to such a semiconductor integrated circuit device,
The floating gate electrode includes a lower floating gate electrode, an upper floating gate electrode, and a first sidewall formed between the lower floating gate electrode and the selective oxide layer, and the first sidewall is formed of a main portion of the semiconductor substrate. Since polycrystalline silicon is formed on the second gate insulating film on the surface, a dry etch margin for forming the first sidewall can be improved.

【0025】すなわち、従来プロセスにおいて採用して
いた下部浮遊ゲート電極のシリコン酸化膜サイドウォー
ルをシリコン窒化膜サイドウォールに変更し、このシリ
コン窒化膜サイドウォールを除去した後の付け戻しサイ
ドウォールとして、CVD法によるシリコン酸化膜では
なく、多結晶シリコン膜を採用するものである。多結晶
シリコン膜を採用することにより、サイドウォール形成
時のドライエッチング時に、その下地である選択酸化膜
とのエッチング選択比を確保することができ、ドライエ
ッチマージンをとることができる。
That is, the silicon oxide film sidewall of the lower floating gate electrode used in the conventional process is changed to a silicon nitride film sidewall, and the silicon nitride film sidewall is removed as a re-attached sidewall after removal of the silicon nitride film sidewall. Instead of a silicon oxide film formed by a method, a polycrystalline silicon film is adopted. By employing a polycrystalline silicon film, it is possible to secure an etching selectivity with a selective oxide film as a base during dry etching at the time of forming a sidewall, and to obtain a dry etching margin.

【0026】なお、多結晶シリコンサイドウォールの下
部に形成される第2ゲート絶縁膜は半導体基板と浮遊ゲ
ート電極との絶縁を確保するためであることはいうまで
もない。
It is needless to say that the second gate insulating film formed below the polycrystalline silicon sidewall is for securing insulation between the semiconductor substrate and the floating gate electrode.

【0027】(3)本発明の半導体集積回路装置は、前
記(2)記載の半導体集積回路装置であって、不揮発性
メモリセルへの情報の記録動作は、第2ゲート絶縁膜を
通過するトンネル電流により行われるものである。
(3) The semiconductor integrated circuit device according to the present invention is the semiconductor integrated circuit device according to (2), wherein the operation of recording information in the nonvolatile memory cell is performed by a tunnel passing through the second gate insulating film. It is performed by current.

【0028】このような半導体集積回路装置によれば、
不揮発性メモリセルへの情報の記録動作を、第2ゲート
絶縁膜を通過するトンネル電流により行うため、情報の
記録を確実に行い、かつパンチスルーあるいはチャネル
間ショートの問題に対処することができる。
According to such a semiconductor integrated circuit device,
Since the operation of recording information in the nonvolatile memory cell is performed by a tunnel current passing through the second gate insulating film, the information can be reliably recorded and the problem of punch-through or short-circuit between channels can be dealt with.

【0029】すなわち、第2ゲート絶縁膜の全域は、不
純物半導体領域の上部に形成されているため、その下部
の不純物半導体領域の不純物濃度を必要以上に高めて第
1ゲート絶縁膜の下部にまで不純物半導体領域を拡散さ
せる必要がない。したがって、不純物半導体領域の不純
物濃度をパンチスルーを防止するに有効な濃度にまで減
少させることができ、また、チャネル領域は、第2ゲー
ト絶縁膜に挟まれた第1ゲート絶縁膜の下部に十分なゲ
ート長で確保されるため、チャネル間ショートが発生す
ることもない。
That is, since the entire region of the second gate insulating film is formed above the impurity semiconductor region, the impurity concentration of the impurity semiconductor region thereunder is unnecessarily increased to reach the lower portion of the first gate insulating film. There is no need to diffuse the impurity semiconductor region. Therefore, the impurity concentration of the impurity semiconductor region can be reduced to a concentration effective for preventing punch-through, and the channel region is sufficiently formed below the first gate insulating film sandwiched between the second gate insulating films. Since a short gate length is ensured, no short circuit occurs between channels.

【0030】(4)本発明の半導体集積回路装置は、前
記(1)、(2)、または(3)記載の半導体集積回路
装置の製造方法であって、不純物半導体領域上に選択酸
化膜を形成した後に、選択酸化膜および不純物半導体領
域の中央部に溝構造を加工して素子分離構造を形成する
ものである。
(4) The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the above (1), (2) or (3), wherein a selective oxide film is formed on the impurity semiconductor region. After the formation, the trench structure is processed in the central portion of the selective oxide film and the impurity semiconductor region to form an element isolation structure.

【0031】このような半導体集積回路装置の製造方法
によれば、不純物半導体領域上に選択酸化膜を形成した
後に、選択酸化膜および不純物半導体領域の中央部に溝
構造を加工して素子分離構造を形成するため、下部浮遊
ゲート電極を形成するためのマスクと素子分離構造を形
成するためのマスクとのずれの有無にかかわらず、選択
酸化膜の膜厚を均一とすることができる。
According to such a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, after a selective oxide film is formed on an impurity semiconductor region, a trench structure is formed in a central portion of the selective oxide film and the impurity semiconductor region to form an element isolation structure. Is formed, the thickness of the selective oxide film can be made uniform irrespective of the presence or absence of a shift between the mask for forming the lower floating gate electrode and the mask for forming the element isolation structure.

【0032】すなわち、従来の製造方法では、下部浮遊
ゲート電極のマスクとフィールド絶縁膜のマスクとの合
わせずれに起因して、選択酸化膜の膜厚に相違が生じて
いたことは、前記したとおりであるが、本発明の製造方
法では、素子分離構造を形成する前に、選択酸化層を形
成するため、前記マスクずれの発生は、選択酸化層に形
成される溝構造の位置のずれを生ずるに過ぎず、選択酸
化層の膜厚の相違は発生し得ない。
That is, as described above, in the conventional manufacturing method, the thickness of the selective oxide film is different due to misalignment between the mask of the lower floating gate electrode and the mask of the field insulating film. However, in the manufacturing method of the present invention, since the selective oxidation layer is formed before the element isolation structure is formed, the occurrence of the mask shift causes a shift in the position of the groove structure formed in the selective oxidation layer. And no difference in the thickness of the selective oxidation layer can occur.

【0033】選択酸化膜の膜厚を均一とすることができ
る結果、メモリセルの加工マージンの確保およびメモリ
セルのデバイス特性のばらつきを縮小することができ
る。また、下部浮遊ゲート電極と素子分離構造とのマス
ク合わせマージンの確保が必要でないため、メモリセル
の縮小を図ることが可能となる。
As a result of making the thickness of the selective oxide film uniform, it is possible to secure a processing margin for the memory cell and to reduce variations in device characteristics of the memory cell. Further, since it is not necessary to secure a margin for mask alignment between the lower floating gate electrode and the element isolation structure, it is possible to reduce the size of the memory cell.

【0034】なお、選択酸化層は、その工程前に形成さ
れた下部浮遊ゲート電極のサイドウォール間に形成され
ることとなるが、下部浮遊ゲート電極は、一枚のマスク
により形成され、また、サイドウォールの形成にはマス
クは用いられないため、各下部浮遊ゲート電極のサイド
ウォール間の間隔は均一であり、そこに形成される選択
酸化膜の膜厚は均一となる。
Note that the selective oxidation layer is formed between the sidewalls of the lower floating gate electrode formed before the step, and the lower floating gate electrode is formed by one mask. Since no mask is used to form the sidewalls, the spacing between the sidewalls of each lower floating gate electrode is uniform, and the thickness of the selective oxide film formed there is uniform.

【0035】(5)本発明の半導体集積回路装置は、前
記(4)記載の半導体集積回路装置の製造方法であっ
て、溝構造の加工と同一の工程で、上部浮遊ゲート電極
の不純物半導体領域に平行な方向の端辺を加工するもの
である。
(5) The semiconductor integrated circuit device according to the present invention is the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the above (4), wherein the impurity semiconductor region of the upper floating gate electrode is formed in the same step as the processing of the groove structure. This is for processing the end side in the direction parallel to.

【0036】このような半導体集積回路装置の製造方法
によれば、溝構造の加工と同一の工程で、上部浮遊ゲー
ト電極の不純物半導体領域に平行な方向の端辺を加工す
るため、従来プロセスに比較してマスクを1枚減少させ
ることができる。すなわち、従来別工程により形成して
いた素子分離構造と上部浮遊ゲート電極とを同一工程に
より加工し、マスクを共通化して、減少させるものであ
る。これにより、半導体集積回路装置の製造工程を簡略
化し、製造コストの低減および、歩留まり向上と、信頼
性の向上を図ることができる。
According to such a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, the edge of the upper floating gate electrode in the direction parallel to the impurity semiconductor region is processed in the same step as the processing of the groove structure. The number of masks can be reduced by one in comparison. That is, the element isolation structure and the upper floating gate electrode, which are conventionally formed in separate processes, are processed in the same process, and the mask is shared and reduced. Thus, the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device can be simplified, the manufacturing cost can be reduced, the yield can be improved, and the reliability can be improved.

【0037】(6)本発明の半導体集積回路装置は、前
記(4)または(5)記載の半導体集積回路装置の製造
方法であって、素子分離構造の形成と同時に、不揮発性
メモリセルが配置されたメモリセル領域以外の周辺回路
領域の素子分離構造を形成するものである。
(6) The semiconductor integrated circuit device according to the present invention is the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the above (4) or (5), wherein the nonvolatile memory cells are arranged simultaneously with the formation of the element isolation structure. To form an element isolation structure in a peripheral circuit region other than the memory cell region.

【0038】このような半導体集積回路装置の製造方法
によれば、素子分離構造の形成と同時に、不揮発性メモ
リセルが配置されたメモリセル領域以外の周辺回路領域
の素子分離構造を形成するため、工程をさらに簡略化
し、製造コストの低減および、歩留まり向上と、信頼性
の向上を図ることができる。
According to such a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, the element isolation structure is formed in the peripheral circuit region other than the memory cell region in which the nonvolatile memory cells are arranged, simultaneously with the formation of the element isolation structure. The process can be further simplified, the manufacturing cost can be reduced, the yield can be improved, and the reliability can be improved.

【0039】[0039]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一の機能を有する部材には同
一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, members having the same functions are denoted by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.

【0040】図1〜図14には、本発明の一実施の形態
であるAND型フラッシュメモリのメモリセル領域につ
いて製造工程順に示したパターン上面図および断面図で
ある。
FIGS. 1 to 14 are a top view and a sectional view, respectively, showing a memory cell region of an AND type flash memory according to an embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps.

【0041】図1〜図14において、断面図は、パター
ン上面図のa-a'に対応したワード線方向のものが(A)
として、パターン上面図のb-b'に対応したデータ線方向
のものが(B)として、パターン上面図のc-c'に対応し
たデータ線方向のものが(C)として、パターン上面図
のd-d'に対応したワード線方向のものが(D)として示
されている。また、図1〜図14において、図面を見易
くする為に、各図の工程において形成された主要な部分
について記号が付され、既に説明したものの記号が省略
されている。
In FIGS. 1 to 14, the cross-sectional views are taken in the direction of the word line corresponding to aa 'of the top view of the pattern (A).
In the pattern top view, the data line direction corresponding to bb 'in the pattern top view is (B), and the data line direction corresponding to c-c' in the pattern top view is (C). The one in the word line direction corresponding to d-d 'is shown as (D). Also, in FIGS. 1 to 14, for easy viewing of the drawings, symbols are attached to main parts formed in the steps of each drawing, and symbols already described are omitted.

【0042】半導体基板上にメモリゲート絶縁膜1、第
1層多結晶シリコン膜2、シリコン窒化膜3の順に堆積
され、図1のパターン上面図に示すように、パターニン
グされている。図1には、パターン最表面のシリコン窒
化膜3が示されている。
A memory gate insulating film 1, a first polycrystalline silicon film 2, and a silicon nitride film 3 are sequentially deposited on a semiconductor substrate, and are patterned as shown in the pattern top view of FIG. FIG. 1 shows the silicon nitride film 3 on the outermost surface of the pattern.

【0043】図1のパターンは、図1の左からメモリ領
域、残ゲート領域、選択MOS領域、CONT領域に区
分される。メモリ領域には、メモリセルである記憶MO
SFETが形成される。残ゲート領域には、残ゲートが
形成され、残ゲートは後に説明されるように、メモリ領
域に形成されるメモリセルの制御ゲート電極と選択MO
S領域に形成される選択MOSFETのゲート電極とを
同一の薄膜により形成する関係上、ゲート電極エッチン
グ時の緩衝用に設けられるものである。選択MOS領域
には、メモリ領域に形成される記憶MOSFETの一群
であるメモリブロックの副ビット線が一方のソース・ド
レイン領域に接続され、その副ビット線を選択する選択
MOSFETが形成される。CONT領域には、前記選
択MOSFETの他方のソース・ドレイン領域に接続さ
れる金属ビット線を接続するための接続孔を開口する領
域である。
The pattern of FIG. 1 is divided into a memory area, a remaining gate area, a selection MOS area, and a CONT area from the left of FIG. In the memory area, a storage MO which is a memory cell is provided.
An SFET is formed. A remaining gate is formed in the remaining gate region, and the remaining gate is connected to the control gate electrode of the memory cell formed in the memory region and the selection MO as described later.
Since the gate electrode of the select MOSFET formed in the S region is formed of the same thin film, the gate electrode is provided for buffering the gate electrode during etching. In the selection MOS region, a sub-bit line of a memory block, which is a group of storage MOSFETs formed in the memory region, is connected to one of the source / drain regions, and a selection MOSFET for selecting the sub-bit line is formed. The CONT region is a region where a connection hole for connecting a metal bit line connected to the other source / drain region of the selection MOSFET is opened.

【0044】このメモリゲート絶縁膜1の膜厚は、7〜
10nmのようにトンネル電流が流れるように薄く形成
される。シリコン窒化膜3とその下の第1層多結晶シリ
コン膜2は、記憶MOSFETのドレイン、ソースを形
成するようなパターンとされる。
The thickness of the memory gate insulating film 1 is 7 to
It is formed as thin as 10 nm so that a tunnel current flows. The silicon nitride film 3 and the underlying first polycrystalline silicon film 2 are patterned so as to form the drain and source of the storage MOSFET.

【0045】図2の断面図(A1)に示すように、半導
体基板上に、メモリゲート絶縁膜1、第1層多結晶シリ
コン膜2およびシリコン窒化膜3を順次堆積し、図1の
パターン上面図に示すようなパターンで記憶MOSFE
Tのドレイン、ソースとなる領域を開口する。さらに、
ライト酸化膜4を形成後にドレイン、ソース部分をそれ
ぞれ別々にレジスト膜を用いて開口し、イオン打ち込み
とアニールにより記憶MOSFETの共通化されたドレ
イン5とソース6を構成する拡散層を形成する。このと
き、隣り合ったメモリセルブロックのドレイン、ソース
拡散層は共通になっている。
As shown in the sectional view (A1) of FIG. 2, a memory gate insulating film 1, a first polycrystalline silicon film 2 and a silicon nitride film 3 are sequentially deposited on a semiconductor substrate, Storage MOSFE with pattern as shown in the figure
An opening is formed in a region serving as a drain and a source of T. further,
After the light oxide film 4 is formed, the drain and source portions are separately opened by using a resist film, and a diffusion layer forming the common drain 5 and source 6 of the storage MOSFET is formed by ion implantation and annealing. At this time, the drain and source diffusion layers of adjacent memory cell blocks are common.

【0046】メモリゲート絶縁膜1は、熱酸化法によ
り、第1層多結晶シリコン膜2およびシリコン窒化膜3
はCVD法により形成することができる。また、ドレイ
ン、ソースとなる領域の開口は、公知のドライエッチン
グ法を用いることができる。
The memory gate insulating film 1 is made of a first polycrystalline silicon film 2 and a silicon nitride film 3 by thermal oxidation.
Can be formed by a CVD method. In addition, a known dry etching method can be used for the opening of the region serving as the drain and the source.

【0047】なお、ドレイン、ソース部分をそれぞれ別
々のレジスト膜を用いて形成するのは、ドレインとソー
スの不純物濃度を異ならせるためである。これにより、
トンネル電流を流すに十分な不純物濃度とパンチスルー
対策に十分な不純物濃度とのバランスを保って、不純物
濃度の最適化を図ることができる。
The reason why the drain and source portions are formed using different resist films is to make the impurity concentrations of the drain and the source different. This allows
It is possible to optimize the impurity concentration while maintaining a balance between an impurity concentration sufficient to allow a tunnel current to flow and an impurity concentration sufficient to prevent punch-through.

【0048】図2の断面図(A2)に示すように、CV
D法によるシリコン窒化膜を形成後に全面エッチバック
により、第1層多結晶シリコン膜2の側面にサイドウォ
ール7を形成する。
As shown in the sectional view (A2) of FIG.
After the formation of the silicon nitride film by the method D, sidewalls 7 are formed on the side surfaces of the first-layer polycrystalline silicon film 2 by overall etch back.

【0049】図2の断面図(A3)に示すように、熱酸
化によってAsがドープされているドレイン、ソース上
に選択的に選択酸化膜8を形成する。このとき、サイド
ウォール7は第1層多結晶シリコン膜2の端部が酸化さ
れないようにストッパーの役割を果たし、第1層多結晶
シリコン膜2の端部の下部にバーズビークが形成されな
い。これにより、メモリゲート絶縁膜1の膜厚は、第1
層多結晶シリコン膜2の全域で均一であり、メモリセル
の性能を向上することができる。
As shown in the sectional view (A3) of FIG. 2, a selective oxide film 8 is selectively formed on the drain and the source doped with As by thermal oxidation. At this time, the sidewall 7 serves as a stopper so that the end of the first-layer polycrystalline silicon film 2 is not oxidized, and no bird's beak is formed below the end of the first-layer polycrystalline silicon film 2. Thereby, the thickness of the memory gate insulating film 1 becomes the first
It is uniform over the entire area of the layer polycrystalline silicon film 2, and the performance of the memory cell can be improved.

【0050】以上の図2の断面図(A1)〜(A3)の
工程において、異なるメモリセルブロックの記憶MOS
FETは、図2の断面図(A1)〜(A3)のように、
下部浮遊ゲート電極である第1層多結晶シリコン膜2が
分離されているが、同一のメモリセルブロックの記憶M
OSFETは、図2の断面図(B)のように、一体的に
形成されたままである。また、図2の断面図(C)のよ
うに選択MOS領域およびCONT領域は、下部浮遊ゲ
ート電極である第1層多結晶シリコン膜2が一体的に形
成されたままである。
In the steps of the cross-sectional views (A1) to (A3) of FIG.
As shown in the sectional views (A1) to (A3) of FIG.
Although the first polycrystalline silicon film 2 serving as the lower floating gate electrode is separated, the memory M of the same memory cell block is not separated.
The OSFET remains integrally formed as shown in the cross-sectional view (B) of FIG. Further, as shown in the cross-sectional view (C) of FIG. 2, in the select MOS region and the CONT region, the first-layer polycrystalline silicon film 2 as the lower floating gate electrode is still integrally formed.

【0051】次に、図3のパターン上面図および図4の
断面図(A1)、(B)、(C)に示すように、半導体
基板を熱リン酸に浸すことにより、シリコン窒化膜3お
よびサイドウォール7が全面的に除去される。これによ
り、第1層多結晶シリコン膜2(下部浮遊ゲート電極)
と選択酸化膜8が残ることとなる。
Next, as shown in the pattern top view of FIG. 3 and the sectional views (A1), (B), and (C) of FIG. 4, the semiconductor substrate is immersed in hot phosphoric acid to form the silicon nitride film 3 and The sidewall 7 is completely removed. Thereby, the first-layer polycrystalline silicon film 2 (lower floating gate electrode)
And the selective oxide film 8 remains.

【0052】図4の断面図(A2)に示すように、CV
D法によるシリコン酸化膜および第2層多結晶シリコン
膜を形成後に全面エッチバックにより、第1層多結晶シ
リコン膜2の端部にPAD酸化膜9および第2層多結晶
シリコンサイドウォール10を形成する。
As shown in the sectional view (A2) of FIG.
A PAD oxide film 9 and a second-layer polycrystalline silicon sidewall 10 are formed at the end of the first-layer polycrystalline silicon film 2 by etching back the entire surface after forming the silicon oxide film and the second-layer polycrystalline silicon film by the method D. I do.

【0053】ここで第2層多結晶シリコンサイドウォー
ル10として、下地であるシリコン酸化物とは異なる材
料である多結晶シリコンを用いることにより、エッチン
グ選択比のとれるエッチング条件でエッチバックするこ
とができ、サイドウォール形成時のエッチバックに加工
マージンをとることができる。
By using polycrystalline silicon, which is a material different from the underlying silicon oxide, as the second-layer polycrystalline silicon sidewall 10, it is possible to perform etch-back under etching conditions that provide an etching selectivity. In addition, a processing margin can be provided for the etch back at the time of forming the sidewall.

【0054】図5のパターン上面図に示すように、第3
層多結晶シリコン膜11およびトレンチアイソレーショ
ン(溝構造を有する素子分離領域)を形成する。この第
3層多結晶シリコン膜11は上部浮遊ゲート電極を構成
するものであり、選択酸化膜8上でエッチング除去さ
れ、メモリセルブロック間の浮遊ゲート電極の分離が行
われる。さらに、この第3層多結晶シリコン膜11と同
じパターンで、選択酸化膜8とドレイン5およびソース
6と半導体基板とがエッチング除去され、メモリセルブ
ロック間のトレンチアイソレーションが形成される。つ
まり、第3層多結晶シリコン膜11とトレンチアイソレ
ーションとを同一マスクで形成することができ、従来プ
ロセスよりもマスクを1枚減らすことができる。
As shown in the pattern top view of FIG.
A layer polycrystalline silicon film 11 and a trench isolation (element isolation region having a trench structure) are formed. This third-layer polycrystalline silicon film 11 constitutes an upper floating gate electrode, and is removed by etching on the selective oxide film 8 to separate the floating gate electrode between memory cell blocks. Further, the selective oxide film 8, the drain 5, the source 6, and the semiconductor substrate are removed by etching with the same pattern as that of the third-layer polycrystalline silicon film 11, so that trench isolation between memory cell blocks is formed. That is, the third layer polycrystalline silicon film 11 and the trench isolation can be formed using the same mask, and the number of masks can be reduced by one compared with the conventional process.

【0055】図6の断面図(A1)に示すように、記憶
MOSFETの浮遊ゲート電極は、前記第1層多結晶シ
リコン膜(下部浮遊ゲート電極)2と前記第2層多結晶
シリコン膜(浮遊ゲート電極サイドウォール)10とそ
の上に形成された第3層多結晶シリコン膜11とから構
成され、ドレイン5とソース6を覆うようなT字形態に
形成される。
As shown in the sectional view (A1) of FIG. 6, the floating gate electrode of the storage MOSFET is composed of the first polycrystalline silicon film (lower floating gate electrode) 2 and the second polycrystalline silicon film (floating gate). A gate electrode side wall 10 and a third-layer polycrystalline silicon film 11 formed thereon are formed in a T-shape covering the drain 5 and the source 6.

【0056】図6の断面図(C1)に示すように、選択
MOS領域では、第1層多結晶シリコン膜2と第3層多
結晶シリコン膜11とが、図5に示すパターンにエッチ
ング除去され、さらに、基板が同じパターンにエッチン
グ除去される。
As shown in the cross-sectional view (C1) of FIG. 6, in the select MOS region, the first-layer polycrystalline silicon film 2 and the third-layer polycrystalline silicon film 11 are removed by etching in the pattern shown in FIG. Further, the substrate is etched away in the same pattern.

【0057】図6の断面図(A2)および(C2)に示
すように、トレンチアイソレーションの側壁部および底
部にライト酸化12が形成される。
As shown in the sectional views (A2) and (C2) of FIG. 6, light oxidation 12 is formed on the side wall and the bottom of the trench isolation.

【0058】図6の断面図(A3)および(C3)に示
すように、CVD法によるシリコン酸化膜を形成後に全
面エッチバックにより、トレンチアイソレーションの埋
め込み部13が形成される。
As shown in the cross-sectional views (A3) and (C3) of FIG. 6, a trench isolation buried portion 13 is formed by etching back the entire surface after forming a silicon oxide film by the CVD method.

【0059】以上の図6の断面図(A1)〜(A3)の
工程において、異なるメモリセルブロックの記憶MOS
FETは、同図のように、浮遊ゲート電極が分離されて
いるが、同メモリセルブロックの記憶MOSFETは、
図6の断面図(B)のように、一体的に形成されたまま
である。また、図6の断面図(A1)〜(A3)のよう
に、トレンチアイソレーションにより、隣り合ったメモ
リセルブロックのドレイン、ソース拡散層は分離され
る。また、図6の断面図(C1)〜(C3)のように、
トレンチアイソレーションにより、隣り合ったメモリセ
ルブロックの選択MOS領域は分離される。
In the steps of the cross-sectional views (A1) to (A3) of FIG.
The FET has a floating gate electrode separated as shown in the figure, but the storage MOSFET of the memory cell block has
As shown in the cross-sectional view (B) of FIG. 6, it is still formed integrally. Further, as shown in the cross-sectional views (A1) to (A3) of FIG. 6, the drain and source diffusion layers of adjacent memory cell blocks are separated by trench isolation. Also, as shown in the sectional views (C1) to (C3) of FIG.
By the trench isolation, the selection MOS regions of the adjacent memory cell blocks are separated.

【0060】次に、図7のパターン上面図に示すよう
に、層間絶縁膜14が形成されて後に残ゲートととなる
部分のほぼ中央を境にして選択MOSが形成される部分
がエッチング除去される。
Next, as shown in the top view of the pattern in FIG. 7, the portion where the selection MOS is formed is removed by etching substantially at the center of the portion where the interlayer insulating film 14 is formed and becomes a remaining gate later. You.

【0061】すなわち、図8の断面図(A),(B1),
(C1)に示すように、上記第3層多結晶シリコン膜1
1上に層間絶縁膜14が形成される。上記層間絶縁膜1
4は、下からSiO2 /Si3 4 /SiO2 /Si3
4 からなる4層がCVD法により、それぞれ形成され
る。
That is, the sectional views (A), (B1),
As shown in (C1), the third-layer polycrystalline silicon film 1
An interlayer insulating film 14 is formed on 1. The above interlayer insulating film 1
4 is SiO 2 / Si 3 N 4 / SiO 2 / Si 3 from below
Four layers of N 4 are formed by the CVD method.

【0062】図8の断面図(B2),(C2)に示すよう
に、上記後に残ゲートとなる部分のほぼ中央を境にして
メモリ部を覆うようにして選択MOSが形成される部分
の層間絶縁膜14、第1層多結晶シリコン膜(下部浮遊
ゲート電極)2と第3層多結晶シリコン膜(上部浮遊ゲ
ート電極)11がエッチング除去される。その後、犠牲
酸化膜を形成、除去後に選択MOSと周辺MOSのゲー
ト絶縁膜15を形成する。このとき、メモリ部は層間絶
縁膜14の最上部のSi3 4 がマスクの役割をするた
めに上記の酸化、除去は行われない。
As shown in the cross-sectional views (B2) and (C2) of FIG. 8, the interlayer of the portion where the selection MOS is formed so as to cover the memory portion around substantially the center of the portion to be the remaining gate later. The insulating film 14, the first polycrystalline silicon film (lower floating gate electrode) 2, and the third polycrystalline silicon film (upper floating gate electrode) 11 are etched away. Thereafter, a sacrificial oxide film is formed, and after removal, a gate insulating film 15 of the select MOS and the peripheral MOS is formed. At this time, since the uppermost Si 3 N 4 of the interlayer insulating film 14 functions as a mask, the above-described oxidation and removal are not performed in the memory portion.

【0063】図9のパターン上面図に示すように、第4
層ポリサイド膜16が形成される。すなわち、第4層ポ
リサイド膜16は、下から順にポリシリコン/WS
2 ,MoSi2 等のシリサイド/CVD−SiO2
らなる。
As shown in the pattern top view of FIG.
A layer polycide film 16 is formed. That is, the fourth layer polycide film 16 is formed of polysilicon / WS in order from the bottom.
It is made of silicide / CVD-SiO 2 such as i 2 and MoSi 2 .

【0064】図10の断面図(A),(B),(C)に示す
ように、第4層ポリサイド膜16は、ワード線と、選択
MOSと、残ゲートと、図示しない周辺MOS部分を残
してエッチング除去される。
As shown in the sectional views (A), (B), and (C) of FIG. 10, the fourth layer polycide film 16 includes a word line, a select MOS, a remaining gate, and a peripheral MOS portion (not shown). It is removed by etching while remaining.

【0065】図11のパターン上面図および図12の断
面図(A),(B),(C)に示すように、上記残ゲートを
境にしてメモリ部を除く選択MOS部と周辺MOS部を
レジスト膜等により覆い、メモリ部と残ゲートのメモリ
側端が第4層ポリサイド膜16のCVD−SiO2 をマ
スクとするセルフアライメントにより、層間絶縁膜1
4,第1層多結晶シリコン膜2と第2層多結晶シリコン
サイドウォール10と第3層多結晶シリコン膜11がエ
ッチング除去される。
As shown in the pattern top view of FIG. 11 and the sectional views (A), (B) and (C) of FIG. 12, the selection MOS section and the peripheral MOS section except for the memory section are bordered by the remaining gate. covered with a resist film or the like, the self-alignment of the memory end of the memory portion and the remaining gate is a CVD-SiO 2 of the fourth layer polycide film 16 as a mask, the interlayer insulating film 1
4, the first-layer polycrystalline silicon film 2, the second-layer polycrystalline silicon sidewall 10, and the third-layer polycrystalline silicon film 11 are removed by etching.

【0066】図13のパターン上面図および図14の断
面図(B1),(D1)に示す様に、メモリ部をレジスト
膜等により覆い、選択MOS領域および周辺MOS領域
においては、第4層ポリサイド膜16のCVD−SiO
2 をマスクとするセルフアライメントにより、ソース、
ドレインの開口を行ってソース、ドレイン拡散層17を
形成する。このとき、図14の断面図(D1)に示すよ
うに、メモリ部の拡散層配線端と選択MOSFETの拡
散層が重なるように形成される。また、選択MOS領域
および周辺MOS領域のMOSFETのゲート電極にサ
イドウォール18を形成する。
As shown in the pattern top view of FIG. 13 and the sectional views (B1) and (D1) of FIG. 14, the memory portion is covered with a resist film or the like, and the fourth layer polycide is formed in the select MOS region and the peripheral MOS region. CVD-SiO of film 16
Source and source by self-alignment using 2 as a mask
Opening of the drain is performed to form a source / drain diffusion layer 17. At this time, as shown in the sectional view (D1) of FIG. 14, the diffusion layer wiring end of the memory section and the diffusion layer of the selection MOSFET are formed so as to overlap. Further, sidewalls 18 are formed on the gate electrodes of the MOSFETs in the selection MOS region and the peripheral MOS region.

【0067】さらに、図14の断面図(A),(B2),
(C),(D2)に示す様に、半導体基板の全面に絶縁膜
19を形成し、CONT領域に接続孔を開口する。
Further, the sectional views (A), (B2),
As shown in (C) and (D2), an insulating film 19 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate, and a connection hole is opened in the CONT region.

【0068】接続孔の開口後の金属配線の形成は、公知
のスパッタ法等を用いることができるので説明を省略す
る。
The formation of the metal wiring after the opening of the connection hole can be performed by a known sputtering method or the like, and the description is omitted.

【0069】本実施の形態の製造方法によれば、以下の
ような効果を得ることができる。
According to the manufacturing method of the present embodiment, the following effects can be obtained.

【0070】(1)記憶MOSFETのドレイン5およ
びソース6の上部に形成される選択酸化膜8の酸化領域
を下部浮遊ゲート電極である第1層多結晶シリコン膜2
を加工するマスクプロセスのみで確定出来るため、上記
選択酸化膜8の膜厚をばらつきなく形成し、記憶MOS
FET特性のばらつきを低減し、加工マージンの確保が
容易となる。
(1) The oxidized region of the selective oxide film 8 formed above the drain 5 and the source 6 of the storage MOSFET is replaced with the first polycrystalline silicon film 2 serving as a lower floating gate electrode.
Since the thickness of the selective oxide film 8 can be determined without variation, the storage MOS
Variations in FET characteristics are reduced, and a processing margin can be easily secured.

【0071】(2)記憶MOSFETのアイソレーショ
ンを上部浮遊ゲート電極である第3層多結晶シリコン膜
11を加工するマスクプロセスと同時に形成出来るた
め、マスクプロセスの削減が可能となる。
(2) Since the isolation of the storage MOSFET can be formed simultaneously with the mask process for processing the third polycrystalline silicon film 11 serving as the upper floating gate electrode, the mask process can be reduced.

【0072】(3)記憶MOSFETの第2層多結晶シ
リコンサイドウォール10をポリシリコンで形成するこ
とにより、サイドウォールプロセスのマージンを拡大で
きる。
(3) By forming the second-layer polycrystalline silicon sidewall 10 of the storage MOSFET with polysilicon, the margin of the sidewall process can be expanded.

【0073】また、本実施の形態の製造方法により製造
されるAND型フラッシュメモリは、上記のとおり、ト
レンチアイソレーションによる素子分離構造を有するも
のである。このようなAND型フラッシュメモリによれ
ば、トレンチアイソレーションによる素子分離構造を有
するため、LOCOS酸化膜からなるフィールド絶縁膜
を形成する必要がなく、メモリセルの信頼性を向上する
ことができる。
As described above, the AND type flash memory manufactured by the manufacturing method of this embodiment has an element isolation structure by trench isolation. According to such an AND flash memory, since it has an element isolation structure by trench isolation, it is not necessary to form a field insulating film made of a LOCOS oxide film, and the reliability of the memory cell can be improved.

【0074】また、上記実施の形態において、メモリゲ
ート絶縁膜1を13nm以上の膜厚とし、第2層多結晶
シリコンサイドウォール10のPAD酸化膜9の膜厚を
7〜10nm程度に形成し、PAD酸化膜9を通してメ
モリの書き換えを行うことも可能である。このような場
合には、PAD酸化膜9を介してトンネル電流を流すこ
とができるため、情報の書き換えを確実に行い、かつ、
ドレイン5もしくはソース6の不純物濃度を必要最小限
に抑えてパンチスルーに対するマージンを拡大すること
ができる。
In the above embodiment, the thickness of the memory gate insulating film 1 is set to 13 nm or more, and the thickness of the PAD oxide film 9 of the second-layer polycrystalline silicon sidewall 10 is formed to about 7 to 10 nm. It is also possible to rewrite the memory through the PAD oxide film 9. In such a case, since a tunnel current can flow through the PAD oxide film 9, information can be reliably rewritten, and
The margin for punch-through can be increased by minimizing the impurity concentration of the drain 5 or the source 6 to a necessary minimum.

【0075】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでも
ない。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the gist of the invention. Needless to say, it can be changed.

【0076】たとえば、本実施の形態では、ゲート配線
材料として多結晶シリコンあるいはシリサイド膜、その
間の層間絶縁膜材料およびトレンチアイソレーションの
埋め込み絶縁膜材料としてシリコン酸化膜等の場合を例
示したが、このような材料に限定されるわけではなく、
導電性あるいは絶縁性が確保される材料であれば採用す
ることができる。また、その形成方法は、公知の成膜
法、エッチング法を単独であるいは組み合わせて用いる
ことができる。
For example, in the present embodiment, a polycrystalline silicon or silicide film is used as a gate wiring material, and a silicon oxide film or the like is used as a material for an interlayer insulating film therebetween and a material for a buried insulating film for trench isolation. It is not limited to such materials,
Any material can be employed as long as the material ensures conductivity or insulation. Further, as the forming method, known film forming methods and etching methods can be used alone or in combination.

【0077】[0077]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以
下のとおりである。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0078】(1)メモリセルブロック内の副ビット線
と平行な方向の加工を行うためのマスクを減少し、半導
体集積回路装置の製造工程を簡略化することができる。
(1) The number of masks for processing in the direction parallel to the sub-bit lines in the memory cell block can be reduced, and the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device can be simplified.

【0079】(2)埋め込み拡散層配線上に形成される
選択酸化膜の膜厚を均一化することができ、メモリセル
のデバイス特性を安定化し、高集積化にも対応すること
ができる。
(2) The thickness of the selective oxide film formed on the buried diffusion layer wiring can be made uniform, the device characteristics of the memory cell can be stabilized, and high integration can be achieved.

【0080】(3)シリコン酸化膜サイドウォール形成
の際の選択酸化膜に対するエッチマージンの減少に起因
するデバイス特性の劣化を回避することができる。
(3) It is possible to avoid deterioration of device characteristics due to a decrease in an etch margin with respect to a selective oxide film when forming a silicon oxide film sidewall.

【0081】(4)パンチスルーあるいはチャネル間シ
ョートに対するマージンが確保でき、かつ、情報の書き
込み動作を確実に行うことができる。
(4) A margin for punch-through or short-circuit between channels can be secured, and the information writing operation can be performed reliably.

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

【図1】本発明の一実施の形態であるAND型フラッシ
ュメモリのメモリセル領域について製造工程順に示した
パターン上面図である。
FIG. 1 is a pattern top view showing a memory cell region of an AND flash memory according to an embodiment of the present invention in a manufacturing process order.

【図2】図1のa−a’、b−b’、c−c’に対応す
る断面図である。
FIG. 2 is a sectional view corresponding to aa ′, bb ′, and cc ′ of FIG. 1;

【図3】本発明の一実施の形態であるAND型フラッシ
ュメモリのメモリセル領域について製造工程順に示した
パターン上面図である。
FIG. 3 is a pattern top view showing a memory cell region of an AND flash memory according to an embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps;

【図4】図3のa−a’、b−b’、c−c’に対応す
る断面図である。
FIG. 4 is a sectional view corresponding to aa ′, bb ′, and cc ′ in FIG. 3;

【図5】本発明の一実施の形態であるAND型フラッシ
ュメモリのメモリセル領域について製造工程順に示した
パターン上面図である。
FIG. 5 is a pattern top view showing a memory cell region of an AND flash memory according to an embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps;

【図6】図5のa−a’、b−b’、c−c’に対応す
る断面図である。
FIG. 6 is a sectional view corresponding to aa ′, bb ′, and cc ′ of FIG. 5;

【図7】本発明の一実施の形態であるAND型フラッシ
ュメモリのメモリセル領域について製造工程順に示した
パターン上面図である。
FIG. 7 is a pattern top view showing a memory cell region of an AND flash memory according to an embodiment of the present invention in a manufacturing process order;

【図8】図7のa−a’、b−b’、c−c’に対応す
る断面図である。
FIG. 8 is a sectional view corresponding to aa ′, bb ′, and cc ′ in FIG. 7;

【図9】本発明の一実施の形態であるAND型フラッシ
ュメモリのメモリセル領域について製造工程順に示した
パターン上面図である。
FIG. 9 is a pattern top view showing a memory cell region of an AND flash memory according to an embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps;

【図10】図9のa−a’、b−b’、c−c’に対応
する断面図である。
FIG. 10 is a sectional view corresponding to aa ′, bb ′, and cc ′ in FIG. 9;

【図11】本発明の一実施の形態であるAND型フラッ
シュメモリのメモリセル領域について製造工程順に示し
たパターン上面図である。
FIG. 11 is a pattern top view showing a memory cell region of an AND flash memory according to an embodiment of the present invention in a manufacturing process order;

【図12】図11のa−a’、b−b’、c−c’に対
応する断面図である。
FIG. 12 is a sectional view corresponding to aa ′, bb ′, and cc ′ of FIG. 11;

【図13】本発明の一実施の形態であるAND型フラッ
シュメモリのメモリセル領域について製造工程順に示し
たパターン上面図である。
FIG. 13 is a pattern top view showing a memory cell region of an AND flash memory according to an embodiment of the present invention in a manufacturing process order;

【図14】図13のa−a’、b−b’、c−c’、d
−d’に対応する断面図である。
14 is aa ′, bb ′, cc ′, and d in FIG.
It is sectional drawing corresponding to -d '.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 メモリゲート絶縁膜 2 第1層多結晶シリコン膜 3 シリコン窒化膜 4 ライト酸化膜 5 ドレイン 6 ソース 7 サイドウォール 8 選択酸化膜 9 PAD酸化膜 10 第2層多結晶シリコンサイドウォール 11 第3層多結晶シリコン膜 12 ライト酸化 13 埋め込み部 14 層間絶縁膜 15 ゲート絶縁膜 16 第4層ポリサイド膜 17 ドレイン拡散層 18 サイドウォール 19 絶縁膜 Reference Signs List 1 memory gate insulating film 2 first layer polycrystalline silicon film 3 silicon nitride film 4 light oxide film 5 drain 6 source 7 side wall 8 selective oxide film 9 PAD oxide film 10 second layer polycrystalline silicon sidewall 11 third layer poly Crystal silicon film 12 Light oxidation 13 Buried portion 14 Interlayer insulating film 15 Gate insulating film 16 Fourth layer polycide film 17 Drain diffusion layer 18 Side wall 19 Insulating film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/10 481 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI Technical display location H01L 27/10 481

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板の主面上に第1ゲート絶縁膜
を介して形成された下部浮遊ゲート電極および上部浮遊
ゲート電極を有する浮遊ゲート電極と、前記下部浮遊ゲ
ート電極の側方に形成され、前記上部浮遊ゲート電極の
下部に形成された選択酸化層と、前記第1ゲート絶縁膜
の下部の前記半導体基板の主面に形成されたチャネル領
域を挟んで形成され、前記選択酸化層の下部および前記
第1ゲート絶縁膜の下部の一部に形成されたMISFE
Tのソースまたはドレインとして機能する不純物半導体
領域と、前記上部浮遊ゲート電極の上部に層間絶縁膜を
介して形成された制御ゲート電極とを含む不揮発性メモ
リセルを有し、複数の前記不揮発性メモリセルが、互い
に共用される前記不純物半導体領域により並列に接続さ
れることによってAND形の不揮発性メモリセルブロッ
クを構成し、前記制御ゲート電極が、複数の不揮発性メ
モリセルブロックに延在され、互いに異なる不揮発性メ
モリセルブロック内の不揮発性メモリセルに共有される
半導体集積回路装置であって、 前記不揮発性メモリセルブロックは、溝構造に埋め込ま
れた埋め込みシリコン酸化膜から構成される素子分離構
造により電気的に絶縁されていることを特徴とする半導
体集積回路装置。
A floating gate electrode having a lower floating gate electrode and an upper floating gate electrode formed on a main surface of a semiconductor substrate via a first gate insulating film; and a floating gate electrode formed on a side of the lower floating gate electrode. A selective oxide layer formed below the upper floating gate electrode, and a channel region formed on a main surface of the semiconductor substrate below the first gate insulating film, the lower portion of the selective oxide layer And a MISFE formed in a part of a lower portion of the first gate insulating film.
A nonvolatile memory cell including an impurity semiconductor region functioning as a source or a drain of T and a control gate electrode formed above the upper floating gate electrode with an interlayer insulating film interposed therebetween; Cells are connected in parallel by the impurity semiconductor regions shared by each other to form an AND-type nonvolatile memory cell block, and the control gate electrode extends to a plurality of nonvolatile memory cell blocks, and A semiconductor integrated circuit device shared by non-volatile memory cells in different non-volatile memory cell blocks, wherein the non-volatile memory cell block has an element isolation structure composed of a buried silicon oxide film embedded in a trench structure. A semiconductor integrated circuit device which is electrically insulated.
【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路装置であ
って、 前記浮遊ゲート電極は、前記下部浮遊ゲート電極、前記
上部浮遊ゲート電極、および前記下部浮遊ゲート電極と
前記選択酸化層との間に形成された第1サイドウォール
からなり、前記第1サイドウォールは、前記半導体基板
の主面上に第2ゲート絶縁膜を介して形成された多結晶
シリコンからなることを特徴とする半導体集積回路装
置。
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the floating gate electrode is formed between the lower floating gate electrode, the upper floating gate electrode, and the lower floating gate electrode and the selective oxidation layer. Wherein the first sidewall is made of polycrystalline silicon formed on a main surface of the semiconductor substrate with a second gate insulating film interposed therebetween. apparatus.
【請求項3】 請求項2記載の半導体集積回路装置であ
って、 前記不揮発性メモリセルへの情報の記録動作は、前記第
2ゲート絶縁膜を通過するトンネル電流により行われる
ものであることを特徴とする半導体集積回路装置。
3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 2, wherein the operation of recording information in said nonvolatile memory cell is performed by a tunnel current passing through said second gate insulating film. A semiconductor integrated circuit device characterized by the above-mentioned.
【請求項4】 請求項1、2または3記載の半導体集積
回路装置の製造方法であって、 前記不純物半導体領域上に選択酸化膜を形成した後に、
前記選択酸化膜および前記不純物半導体領域の中央部に
溝構造を加工して前記素子分離構造を形成することを特
徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein after forming a selective oxide film on said impurity semiconductor region,
A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising forming a trench structure in a central portion of the selective oxide film and the impurity semiconductor region to form the element isolation structure.
【請求項5】 請求項4記載の半導体集積回路装置の製
造方法であって、 前記溝構造の加工と同一の工程で、前記上部浮遊ゲート
電極の前記不純物半導体領域に平行な方向の端辺を加工
することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
5. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 4, wherein an edge of the upper floating gate electrode in a direction parallel to the impurity semiconductor region is formed in the same step as the processing of the trench structure. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, characterized by processing.
【請求項6】 請求項4または5記載の半導体集積回路
装置の製造方法であって、 前記素子分離構造の形成と同時に、前記不揮発性メモリ
セルが配置されたメモリセル領域以外の周辺回路領域の
素子分離構造を形成することを特徴とする半導体集積回
路装置の製造方法。
6. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 4, wherein a peripheral circuit region other than a memory cell region in which said nonvolatile memory cell is arranged is simultaneously formed with said element isolation structure. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising forming an element isolation structure.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000037983A (en) * 1998-12-03 2000-07-05 김영환 Method for fabricating flash memory cell
KR100549346B1 (en) * 1999-04-20 2006-02-02 주식회사 하이닉스반도체 Method of manufacturing a flash EEPROM

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KR20000037983A (en) * 1998-12-03 2000-07-05 김영환 Method for fabricating flash memory cell
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