JPH113982A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JPH113982A
JPH113982A JP10097516A JP9751698A JPH113982A JP H113982 A JPH113982 A JP H113982A JP 10097516 A JP10097516 A JP 10097516A JP 9751698 A JP9751698 A JP 9751698A JP H113982 A JPH113982 A JP H113982A
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gate electrode
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insulating film
semiconductor device
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隆 上原
Toshiki Yabu
俊樹 薮
Mizuki Segawa
瑞樹 瀬川
Takaaki Uketa
高明 受田
Masatoshi Arai
雅利 荒井
Susumu Moriwaki
將 森脇
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To set the density of a memory cell area and a peripheral circuit region to be high and to reduce cost in a logic LSI which mix-loads flashes incorporated into a nonvolatile memory cell. SOLUTION: A substrate face in a peripheral circuit region Rperi is set higher than the substrate face of a memory cell region Rmemo and equal to the upper faces of floating gate electrodes 112. Control gate electrodes 111 are formed on the floating gate electrodes 112 by sandwiching gate insulating films. Gate electrodes 113 are formed on the substrate face of the peripheral circuit region Rperi by sandwiching the gate insulating films. The height position of the upper face of an embedded insulating film 102 which is the element isolation for trench isolation structure can be set equal to the upper faces of the floating gate electrodes 112, or it can be set equal to the upper face of a lower layer film, when the control gate electrodes 111 are formed of stacked films. Thus, a difference between the memory cell region Rmemo and the peripheral circuit region Rperi can be reduced, and fine patterns can be formed in the respective regions Rmemo and Rperi.

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、浮遊ゲート電極及
び制御ゲート電極を有する不揮発性メモリーセルを内臓
する半導体装置及びその製造方法に関するものである。
The present invention relates to a semiconductor device incorporating a nonvolatile memory cell having a floating gate electrode and a control gate electrode, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、システム機器の価格低下及び商品
サイクルの短期間化にともない、半導体装置に対する低
コスト化及び開発期間の短縮が強く要望されている。特
に、フラッシュメモリーと最先端のロジック回路とを混
載して集積した半導体装置(フラッシュ混載ロジックL
SI)は、1チップ化によるコストの低減に加えて開発
期間の短縮も実現可能なデバイスとして、その将来が有
望視されている。
2. Description of the Related Art In recent years, as the price of system equipment has fallen and the product cycle has been shortened, there has been a strong demand for lowering the cost and shortening the development period of semiconductor devices. In particular, a semiconductor device in which a flash memory and a state-of-the-art logic circuit are integrated and integrated (a flash embedded logic L
SI) is expected to have a promising future as a device that can realize a reduction in development time in addition to a reduction in cost due to the integration of one chip.

【0003】ここで、フラッシュメモリーやDRAM・
ロジックなどの異種デバイスを1チップ化するために
は、素子密度の向上が不可欠であり、素子密度の向上の
ためには加工寸法の微細化が必須条件である。そして、
加工寸法を微細化するための重要なファクターとして、
マスクパターンに対する形成パターンの忠実性と、リソ
グラフィーによるパターン形成時の基板内の平坦性とが
ある。
Here, a flash memory, a DRAM,
In order to integrate heterogeneous devices such as logic into one chip, it is essential to increase the element density, and to increase the element density, miniaturization of processing dimensions is an essential condition. And
As an important factor for miniaturizing the processing dimensions,
There is fidelity of the formed pattern to the mask pattern and flatness in the substrate at the time of pattern formation by lithography.

【0004】加工精度の微細化については、各素子間を
絶縁分離するための素子分離を形成する技術が重要であ
る。この素子分離形成法としては、従来から選択酸化法
(LOCOS法)が用いられているが、この方法ではバ
ーズビークによりパターンシフトを引き起こす、つまり
マスクパターンに対する形成パターンの忠実性が悪化す
るという問題があり、素子密度を向上するにはほぼ限界
に近づいている。そこで、最近では、メモリーセル領域
においては、LOCOS法に変わり、バーズビークの発
生しないトレンチ分離法が用いられている。トレンチ分
離を用いたフラッシュメモリーの従来例として、例えば
特開平3―295276号公報等に開示されている技術
がある。
With respect to miniaturization of processing accuracy, a technique of forming element isolation for insulating and isolating each element is important. As this element isolation formation method, a selective oxidation method (LOCOS method) has been conventionally used, but this method causes a pattern shift due to a bird's beak, that is, the fidelity of a formed pattern to a mask pattern is deteriorated. In order to improve the device density, the limit is almost reached. Therefore, recently, in the memory cell region, a trench isolation method that does not generate bird's beak is used instead of the LOCOS method. As a conventional example of the flash memory using the trench isolation, there is a technique disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-295276.

【0005】図17は、上記公報に開示されている半導
体装置の構造を示す断面図である。同図に示すように、
P型シリコン基板201には、メモリーセル領域Rmemo
と周辺回路領域Rperiとが設けられている。ここで、図
17は、メモリーセル領域Rmemoにおいてはゲート長方
向に垂直な断面における構造を、周辺回路領域Rperiに
おいてはゲート長方向に平行な断面における構造をそれ
ぞれ示している。メモリーセル領域Rmemoにおいては、
溝型素子分離218によって囲まれる活性領域内に、ト
ンネル酸化膜213aと、浮遊ゲート電極214と、ゲ
ート絶縁膜215と、制御ゲート電極216aと、シリ
サイド層220aと、ソース・ドレイン領域となる不純
物層(図示せず)とを有する不揮発性メモリーセルが設
けられている。一方、周辺回路領域Rperiにおいては、
LOCOS膜212によって囲まれる活性領域内に、ゲ
ート酸化膜213bと、ゲート電極216bと、シリサ
イド層220bと、ソース・ドレイン領域となる不純物
層223とを有する電界効果トランジスタが設けられて
いる。そして、基板上には層間絶縁膜222が堆積され
ており、その上にビット線224が形成されている。こ
の従来の半導体装置は、たとえば以下の手順によって形
成される。
FIG. 17 is a sectional view showing the structure of the semiconductor device disclosed in the above publication. As shown in the figure,
The P-type silicon substrate 201 has a memory cell region Rmemo
And a peripheral circuit region Rperi. Here, FIG. 17 shows a structure in a cross section perpendicular to the gate length direction in the memory cell region Rmemo, and a structure in a cross section parallel to the gate length direction in the peripheral circuit region Rperi. In the memory cell area Rmemo,
A tunnel oxide film 213a, a floating gate electrode 214, a gate insulating film 215, a control gate electrode 216a, a silicide layer 220a, and an impurity layer serving as a source / drain region are formed in an active region surrounded by the trench isolation 218. (Not shown). On the other hand, in the peripheral circuit region Rperi,
A field effect transistor including a gate oxide film 213b, a gate electrode 216b, a silicide layer 220b, and an impurity layer 223 serving as source / drain regions is provided in an active region surrounded by the LOCOS film 212. Then, an interlayer insulating film 222 is deposited on the substrate, and a bit line 224 is formed thereon. This conventional semiconductor device is formed, for example, by the following procedure.

【0006】初めに周辺回路領域RperiにLOCOS膜
212を形成した後、メモリーセル領域Rmemo及び周辺
回路領域Rperiにトンネル酸化膜213a及びゲート酸
化膜213bをそれぞれ形成する。次に、浮遊ゲート電
極214及びゲート絶縁膜215をメモリーセル領域R
memoに選択的に形成する。
First, after forming a LOCOS film 212 in the peripheral circuit region Rperi, a tunnel oxide film 213a and a gate oxide film 213b are formed in the memory cell region Rmemo and the peripheral circuit region Rperi, respectively. Next, the floating gate electrode 214 and the gate insulating film 215 are
Selectively form in memo.

【0007】その後、ゲート電極膜を基板の全面上に堆
積した後、リソグラフィ及びエッチングによりこれをパ
ターニングして、メモリーセル領域Rmemoの制御ゲート
電極216aと、周辺回路領域Rperiのゲート電極21
6bとを形成する。
After that, a gate electrode film is deposited on the entire surface of the substrate and then patterned by lithography and etching to form a control gate electrode 216a in the memory cell region Rmemo and a gate electrode 21 in the peripheral circuit region Rperi.
6b.

【0008】さらに、リソグラフィ及びエッチングによ
りメモリーセル領域Rmemo内に活性領域を囲む素子分離
用の溝を形成し、絶縁膜を基板の全面上に堆積した後平
坦化することにより、絶縁膜を溝に埋め込んで溝型素子
分離218を形成する。
Further, a trench for element isolation surrounding the active region is formed in the memory cell region Rmemo by lithography and etching, and an insulating film is deposited on the entire surface of the substrate and flattened, so that the insulating film is formed into the trench. The trench type element isolation 218 is formed by embedding.

【0009】その後、制御ゲート電極216a及びゲー
ト電極216b上にシリサイド層220a,220bを
それぞれ形成した後、基板上に層間絶縁膜222を堆積
し、その上にビット線224を形成する。
After forming silicide layers 220a and 220b on the control gate electrode 216a and the gate electrode 216b, respectively, an interlayer insulating film 222 is deposited on the substrate, and a bit line 224 is formed thereon.

【0010】このように、メモリーセル領域Rmemoに溝
型素子分離218を形成することによって、マスクパタ
ーンに対する形成パターンの忠実性を向上させ、メモリ
ーセル領域の高密度化を図るものである。また、溝型素
子分離218を浮遊ゲート電極213aに自己整合的に
形成することにより、セル面積の縮小を図るものであ
る。
As described above, by forming the groove-type element isolation 218 in the memory cell region Rmemo, the fidelity of the formed pattern with respect to the mask pattern is improved, and the density of the memory cell region is increased. Also, the cell area is reduced by forming the groove-type element isolation 218 in a self-aligned manner with the floating gate electrode 213a.

【0011】なお、不揮発性メモリーセルの浮遊ゲート
電極と、電界効果トランジスタの制御ゲート電極とを共
通の導体膜で構成するような工程も採られている。
A process is also employed in which the floating gate electrode of the nonvolatile memory cell and the control gate electrode of the field effect transistor are formed of a common conductor film.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術では以下のような問題があった。
However, the above prior art has the following problems.

【0013】上記従来の技術によってメモリーセル領域
における素子密度の向上を図ることができるものの、半
導体装置全体の高密度化のためには、メモリーセル領域
の小面積化のみでなく周辺回路領域の小面積化もあわせ
て行う必要がある。そこで、周辺回路領域の素子分離も
従来のLOCOS法に変えてトレンチ分離法で形成する
ことが考えられるが、従来の技術では、全体の平坦性を
良好に保つことができないという問題があった。すなわ
ち、メモリーセル領域Rmemoと周辺回路領域Rperiとに
トレンチ分離構造の素子分離を同時に形成しようとする
と、メモリーセル領域Rmemoにおける浮遊ゲート214
の存在によりメモリーセル領域Rmemoの制御ゲート電極
216aと、周辺回路領域Rperiのゲート電極216b
との間に高低差が存在することになり、そのために基板
全体としての平坦性が悪化することになる。
Although the element density in the memory cell region can be improved by the above-mentioned conventional technology, the increase in the density of the entire semiconductor device requires not only a reduction in the area of the memory cell region but also a reduction in the peripheral circuit region. It is also necessary to increase the area. Therefore, it is conceivable that the element isolation in the peripheral circuit region is formed by a trench isolation method instead of the conventional LOCOS method. However, the conventional technique has a problem that the entire flatness cannot be maintained well. That is, if the element isolation of the trench isolation structure is to be simultaneously formed in the memory cell region Rmemo and the peripheral circuit region Rperi, the floating gate 214 in the memory cell region Rmemo is not used.
, The control gate electrode 216a of the memory cell region Rmemo and the gate electrode 216b of the peripheral circuit region Rperi
And there is a height difference between them, so that the flatness of the entire substrate is deteriorated.

【0014】すなわち、マスクパターンに対する形成パ
ターンの忠実性と基板の平坦性とを同時に実現すること
が困難であり、そのためにフラッシュ混載ロジックLS
I等の1チップ化を実現することは困難であった。
That is, it is difficult to simultaneously realize the fidelity of the formed pattern with respect to the mask pattern and the flatness of the substrate.
It has been difficult to realize one chip such as I.

【0015】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、簡便な方法でメモリーセル領域及び
周辺回路領域の両方の素子密度を向上させ、かつ平坦性
を良好に維持しうる半導体装置及びその製造方法を提供
するものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to improve the element density of both the memory cell region and the peripheral circuit region by a simple method and to maintain good flatness. A semiconductor device and a method for manufacturing the same are provided.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明が講じた基本的な手段は、半導体装置及びその
製造方法として、周辺回路領域の活性領域における半導
体基板の上面が、メモリーセル領域における半導体基板
の上面よりも高く、かつ浮遊ゲートの上面とほぼ同じ高
さを有するものとすることにある。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention takes a basic measure as a semiconductor device and a method for manufacturing the same, in which an upper surface of a semiconductor substrate in an active region of a peripheral circuit region is provided with a memory cell. It is to have a height higher than the upper surface of the semiconductor substrate in the region and substantially the same height as the upper surface of the floating gate.

【0017】具体的には、請求項1〜10に記載されて
いる半導体装置に関する手段と、請求項11〜48に記
載されている半導体装置の製造方法に関する手段とを講
じている。
Specifically, means relating to the semiconductor device according to claims 1 to 10 and means relating to the method of manufacturing a semiconductor device according to claims 11 to 48 are provided.

【0018】本発明の半導体装置は、請求項1に記載さ
れているように、メモリーセル領域及び周辺回路領域を
有する半導体基板と、上記半導体基板のメモリーセル領
域及び上記周辺回路領域において、それぞれ第1,第2
の活性領域を取り囲むように形成された溝型の素子分離
と、上記メモリーセル領域に配置され、少なくとも上記
第1の活性領域内における半導体基板上にトンネル絶縁
膜,浮遊ゲート電極,ゲート絶縁膜及び制御ゲート電極
を順次設けてなる不揮発性メモリーセルと、上記周辺回
路領域に配置され、少なくとも上記第2の活性領域内に
おける半導体基板上にゲート絶縁膜及びゲート電極を順
次設けてなる電界効果型トランジスタとを備えるととも
に、上記第2の活性領域における半導体基板の上面の高
さ位置は、上記第1の活性領域における半導体基板の上
面の高さ位置よりも上方で、かつ上記浮遊ゲート電極の
上面の高さ位置とほぼ同じである。
According to the semiconductor device of the present invention, a semiconductor substrate having a memory cell region and a peripheral circuit region, and a semiconductor substrate having a memory cell region and a peripheral circuit region, respectively, are provided. 1st, 2nd
A trench-type element isolation formed so as to surround the active region, and a tunnel insulating film, a floating gate electrode, a gate insulating film, and a semiconductor substrate disposed in the memory cell region and at least in the first active region. A non-volatile memory cell provided with a control gate electrode in sequence, and a field effect transistor disposed in the peripheral circuit region and provided with a gate insulating film and a gate electrode sequentially on a semiconductor substrate in at least the second active region The height position of the upper surface of the semiconductor substrate in the second active region is higher than the height position of the upper surface of the semiconductor substrate in the first active region, and the height position of the upper surface of the floating gate electrode. It is almost the same as the height position.

【0019】これにより、浮遊ゲート電極の上面と周辺
回路領域の第2の活性領域における半導体基板の上面と
が平坦化されているので、制御ゲート電極−ゲート電極
間の高低差がほとんどなくなり、半導体装置全体の平坦
性を良好に維持することができる。また、いわゆるトレ
ンチ分離構造を有する素子分離がメモリーセル領域だけ
でなく周辺回路領域にも設けられているので、マスクパ
ターンに対する形成パターンの忠実性も向上し、半導体
装置全体に亘って素子を高密度に形成することができ
る。
Since the upper surface of the floating gate electrode and the upper surface of the semiconductor substrate in the second active region of the peripheral circuit region are flattened, the height difference between the control gate electrode and the gate electrode is almost eliminated, and The flatness of the entire apparatus can be maintained well. Also, since element isolation having a so-called trench isolation structure is provided not only in the memory cell area but also in the peripheral circuit area, the fidelity of the pattern formed with respect to the mask pattern is improved, and the density of the element can be increased over the entire semiconductor device. Can be formed.

【0020】請求項2に記載されているように、上記半
導体装置において、上記素子分離の上面の高さ位置を、
上記周辺回路領域の第2の活性領域における半導体基板
の上面及び上記浮遊ゲート電極の上面の高さ位置とほぼ
同じであるとすることができる。
According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor device, the height position of the upper surface of the element isolation is
The height position of the upper surface of the semiconductor substrate and the height position of the upper surface of the floating gate electrode in the second active region of the peripheral circuit region may be substantially the same.

【0021】これにより、周辺回路領域の第2の活性領
域における半導体基板の上面とメモリーセル領域の浮遊
ゲート電極の上面とを平坦化しながらトレンチ構造の素
子分離を形成しうる構造となり、半導体装置全体の平坦
性が向上することになる。
Thus, a structure is obtained in which the upper surface of the semiconductor substrate in the second active region in the peripheral circuit region and the upper surface of the floating gate electrode in the memory cell region can be flattened and element isolation of a trench structure can be formed. Is improved.

【0022】請求項3に記載されているように、上記半
導体装置において、上記不揮発性メモリーセルの浮遊ゲ
ート電極は、ゲート長方向に直交する縦断面内で上記素
子分離間に挟まれて素子分離と自己整合していることが
好ましい。
According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor device, the floating gate electrode of the nonvolatile memory cell is sandwiched between the element isolations in a vertical cross section orthogonal to the gate length direction. Is preferably self-aligned.

【0023】これにより、素子分離と浮遊ゲート電極と
を個別のマスクパターンを用いて形成しなくてもよい構
造となるので、マスク合わせのためのマージンが不要と
なり、メモリーセル領域をさらに高密度化することがで
きる。
As a result, the device isolation and the floating gate electrode do not need to be formed by using individual mask patterns, so that a margin for mask alignment is not required, and the memory cell region is further densified. can do.

【0024】請求項4に記載されているように、上記半
導体装置において、上記不揮発性メモリーセルの制御ゲ
ート電極を、上記浮遊ゲート電極から半導体基板に跨っ
て形成しておくことができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor device, the control gate electrode of the nonvolatile memory cell can be formed so as to extend from the floating gate electrode to the semiconductor substrate.

【0025】これにより、データ保持性のよいスプリッ
トゲート型のメモリーセルにおいても、請求項2の作用
効果を得ることができる。
Thus, the effect of the second aspect can be obtained even in a split gate type memory cell having good data retention.

【0026】請求項5に記載されているように、上記半
導体装置において、上記制御ゲート電極及びゲート電極
は、多結晶シリコン膜、非晶質シリコン膜、金属膜、多
結晶シリコン膜と金属膜もしくは金属化合物膜との積層
膜、非晶質シリコン膜と金属膜もしくは金属化合物膜と
の積層膜、金属膜と金属膜との積層膜、金属膜と金属膜
と多結晶シリコン膜との積層膜、金属膜と金属膜と非晶
質シリコン膜との積層膜のうちいずれか1つによって構
成されていることが好ましい。
According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor device, the control gate electrode and the gate electrode are formed of a polycrystalline silicon film, an amorphous silicon film, a metal film, a polycrystalline silicon film and a metal film. A stacked film of a metal compound film, a stacked film of an amorphous silicon film and a metal film or a metal compound film, a stacked film of a metal film and a metal film, a stacked film of a metal film, a metal film, and a polycrystalline silicon film; It is preferable to be formed of any one of a stacked film of a metal film, a metal film, and an amorphous silicon film.

【0027】請求項6に記載されているように、上記半
導体装置において、上記不揮発性メモリーセルの制御ゲ
ート電極と上記電界効果トランジスタのゲート電極と
を、共通の上層側導体膜及び下層側導体膜により構成
し、上記周辺回路領域の第2の化成領域における下層側
導体膜を、上記電界効果トランジスタのゲート長方向に
直交する断面内で、上記素子分離間に挟まれて素子分離
と自己整合させておき、上記素子分離の上面の高さ位置
を、上記下層側導体膜の上面の高さ位置とほぼ同じにす
ることができる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the semiconductor device, a control gate electrode of the nonvolatile memory cell and a gate electrode of the field-effect transistor are connected to a common upper-layer conductor film and a lower-layer conductor film. The lower conductive film in the second formation region of the peripheral circuit region is sandwiched between the device isolations in a cross section orthogonal to the gate length direction of the field effect transistor, and is self-aligned with the device isolation. In addition, the height position of the upper surface of the element isolation can be substantially the same as the height position of the upper surface of the lower conductive film.

【0028】これにより、メモリーセル領域の浮遊ゲー
ト電極と周辺回路領域の第2の活性領域における半導体
基板の上面との上にそれぞれゲート絶縁膜,ゲート絶縁
膜を介して設けられた下層側導体膜と素子分離とが平坦
化された構造となる。そして、浮遊ゲート電極が素子分
離間に挟まれる構造となるので上述の作用効果が得られ
るとともに、周辺回路領域の第2の活性領域においてゲ
ート電極を構成する下層側導体膜が素子分離と自己整合
しているので、トレンチ分離構造で問題となる側面への
電界集中に起因する特性の変動が抑制される。
Thus, the lower insulating film provided on the floating gate electrode in the memory cell region and the upper surface of the semiconductor substrate in the second active region in the peripheral circuit region via the gate insulating film, respectively. And the element isolation are flattened. Since the floating gate electrode is sandwiched between the device isolations, the above-described operation and effect can be obtained, and the lower conductive film constituting the gate electrode in the second active region of the peripheral circuit region is self-aligned with the device isolation. Therefore, fluctuations in characteristics caused by electric field concentration on the side surface, which is a problem in the trench isolation structure, are suppressed.

【0029】請求項7に記載されているように、上記半
導体装置において、上記電界効果トランジスタのゲート
電極を上層側導体膜及び下層側導体膜により構成してお
き、上記不揮発性メモリーセルの制御ゲート電極を上記
上層側導体膜のみで構成し、かつ上記浮遊ゲート電極と
半導体基板とに跨って形成するとともに、上記周辺回路
領域の第2の活性領域における下層側導体膜を、上記電
界効果トランジスタのゲート長方向に直交する断面内
で、上記素子分離間に挟まれて素子分離と自己整合させ
ておくことができる。
According to a seventh aspect of the present invention, in the semiconductor device, the gate electrode of the field-effect transistor is constituted by an upper conductor film and a lower conductor film, and the control gate of the nonvolatile memory cell is provided. An electrode is formed only of the upper conductor film, and is formed over the floating gate electrode and the semiconductor substrate. The lower conductor film in the second active region of the peripheral circuit region is formed of the field effect transistor. In a cross section orthogonal to the gate length direction, the semiconductor device can be self-aligned with the device isolation between the device isolations.

【0030】これにより、請求項6と同じ効果を発揮し
ながら、不揮発性メモリーセルをデータ保持性のよいス
プリットゲート構造を有する不揮発性メモリーセルを有
する半導体装置においても、高密度化を図ることができ
る。
Thus, while achieving the same effect as that of the sixth aspect, it is possible to increase the density of the nonvolatile memory cell even in a semiconductor device having a nonvolatile memory cell having a split gate structure with good data retention. it can.

【0031】請求項8に記載されているように、上記半
導体装置において、上記下層側導体膜を、多結晶シリコ
ン膜、非晶質シリコン膜、金属膜、多結晶シリコン膜と
金属膜もしくは金属化合物膜との積層膜、非晶質シリコ
ン膜と金属膜もしくは金属化合物膜との積層膜、金属膜
と金属膜との積層膜、金属膜と金属膜と多結晶シリコン
膜との積層膜、金属膜と金属膜と非晶質シリコン膜との
積層膜のうちいずれか1つによって構成することが好ま
しい。
In the above semiconductor device, the lower conductive film may be a polycrystalline silicon film, an amorphous silicon film, a metal film, a polycrystalline silicon film and a metal film or a metal compound. Laminated film with film, laminated film with amorphous silicon film and metal film or metal compound film, laminated film with metal film and metal film, laminated film with metal film and metal film and polycrystalline silicon film, metal film It is preferable to configure the semiconductor device by using any one of a stacked film of a metal film and an amorphous silicon film.

【0032】請求項9に記載されているように、上記半
導体装置において、上記不揮発性メモリーセルのゲート
絶縁膜の厚みを、上記電界効果型トランジスタのゲート
絶縁膜の厚みよりも大きくすることが好ましい。
According to a ninth aspect of the present invention, in the semiconductor device, it is preferable that the thickness of the gate insulating film of the nonvolatile memory cell is larger than the thickness of the gate insulating film of the field effect transistor. .

【0033】これにより、ゲート絶縁膜とゲート絶縁膜
との適正な厚みを確実に得ることができる。
Thus, an appropriate thickness of the gate insulating film can be reliably obtained.

【0034】請求項10に記載されているように、上記
半導体装置において、上記周辺回路領域における上記半
導体基板の表面付近の領域を、エピタキシャル成長によ
って形成された半導体結晶膜によって構成することがで
きる。
According to a tenth aspect of the present invention, in the semiconductor device, a region near the surface of the semiconductor substrate in the peripheral circuit region can be constituted by a semiconductor crystal film formed by epitaxial growth.

【0035】これにより、半導体結晶特性の良好なエピ
タキシャル成長膜を利用して高密度のフラッシュメモリ
ーを内臓した半導体装置が得られることになる。
As a result, a semiconductor device incorporating a high-density flash memory using an epitaxially grown film having good semiconductor crystal characteristics can be obtained.

【0036】本発明の第1の半導体装置の製造方法は、
請求項11に記載されているように、半導体基板のメモ
リーセル領域の第1の活性領域上にトンネル絶縁膜,浮
遊ゲート電極,ゲート絶縁膜及び制御ゲート電極を有す
る不揮発性メモリーセルを形成する一方、半導体基板の
周辺回路領域の第2の活性領域上にゲート絶縁膜及びゲ
ート電極を有する電界効果型トランジスタを形成するた
めの半導体装置の製造方法であって、上記メモリーセル
領域における半導体基板の上面の高さ位置が上記周辺回
路領域における半導体基板の上面の高さ位置よりも下方
になるように、両者の上面間に高低差を形成する第1の
工程と、上記メモリーセル領域における上記半導体基板
の上面上にトンネル絶縁膜及び第1の導体膜を順次形成
し、上記第1の導体膜の上面の高さ位置を上記周辺回路
領域における半導体基板の上面の高さ位置とほぼ同じに
する第2の工程と、上記メモリーセル領域及び上記周辺
回路領域における半導体基板に、第1,第2の活性領域
をそれぞれ取り囲む素子分離用溝を形成する第3の工程
と、上記溝を絶縁膜で埋め込んで溝型の素子分離を形成
する第4の工程とを備えている。
The first method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises:
Forming a non-volatile memory cell having a tunnel insulating film, a floating gate electrode, a gate insulating film, and a control gate electrode on the first active region of the memory cell region of the semiconductor substrate; A method of manufacturing a semiconductor device for forming a field-effect transistor having a gate insulating film and a gate electrode on a second active region in a peripheral circuit region of a semiconductor substrate, comprising: a top surface of the semiconductor substrate in the memory cell region Forming a height difference between the upper surface of the semiconductor substrate and the semiconductor substrate in the memory cell region so that the height of the semiconductor substrate is lower than the height position of the upper surface of the semiconductor substrate in the peripheral circuit region. A tunnel insulating film and a first conductor film are sequentially formed on the upper surface of the semiconductor device, and the height position of the upper surface of the first conductor film is determined by the semi-conductor in the peripheral circuit region. A second step of making the height substantially the same as the height position of the upper surface of the substrate, and forming element isolation grooves respectively surrounding the first and second active regions in the semiconductor substrate in the memory cell region and the peripheral circuit region. The method includes a third step and a fourth step of forming the groove-type element isolation by filling the groove with an insulating film.

【0037】この方法により、第2の工程において、メ
モリーセル領域における第1の導体膜と周辺回路領域に
おける半導体基板の上面とが平坦化された状態で、第
3,第4の工程でトレンチ分離構造の素子分離が形成さ
れるので、平坦性が良好でかつ全体に亘って高密度に素
子を有する半導体装置の形成が可能になる。
According to this method, in the second step, while the first conductive film in the memory cell area and the upper surface of the semiconductor substrate in the peripheral circuit area are flattened, the trench isolation is performed in the third and fourth steps. Since the element isolation having the structure is formed, it is possible to form a semiconductor device having good flatness and high density over the whole.

【0038】請求項12に記載されているように、上記
第1の半導体装置の製造方法において、上記第4の工程
の後に、基板上に、ゲート絶縁膜用絶縁膜,第2の導体
膜及び導体保護膜を順次形成する工程と、制御ゲート電
極形成領域とゲート電極形成領域とを覆うマスク部材を
用いたエッチングにより、上記導体保護膜及び上記第2
の導体膜を選択的に除去して、上記第1の活性領域には
制御ゲート電極及びその上の電極保護膜を、上記第2の
活性領域にはゲート電極をそれぞれ形成する工程と、上
記マスク部材を除去した後、上記周辺回路領域を覆うマ
スク部材と上記電極保護膜とをマスクとして用いたエッ
チングにより、上記ゲート絶縁膜用絶縁膜及び第1の導
体膜を選択的に除去して、上記第1の活性領域に浮遊ゲ
ート電極を形成する工程とをさらに備えることができ
る。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a first semiconductor device, after the fourth step, an insulating film for a gate insulating film, a second conductive film, A step of sequentially forming a conductor protection film, and etching using a mask member covering the control gate electrode formation region and the gate electrode formation region, thereby forming the conductor protection film and the second
Forming a control gate electrode and an electrode protection film thereon and a gate electrode in the second active region, respectively, by selectively removing the conductive film of After the members are removed, the insulating film for the gate insulating film and the first conductive film are selectively removed by etching using the mask member covering the peripheral circuit region and the electrode protective film as a mask. Forming a floating gate electrode in the first active region.

【0039】この方法により、メモリーセル領域のゲー
ト絶縁膜,浮遊ゲート電極と周辺回路領域のゲート絶縁
膜,ゲート電極とがそれぞれ共通の部材によって形成さ
れるので、安価かつ容易に高密度の半導体装置を形成す
ることが可能となる。また、浮遊ゲート電極が制御ゲー
ト電極をマスクとするエッチングによって形成されるの
で、マスク合わせのマージンが不要となり、メモリーセ
ル領域の高密度化が可能となる。
According to this method, the gate insulating film and the floating gate electrode in the memory cell region and the gate insulating film and the gate electrode in the peripheral circuit region are formed by common members, respectively. Can be formed. Further, since the floating gate electrode is formed by etching using the control gate electrode as a mask, a margin for mask alignment becomes unnecessary, and the density of the memory cell region can be increased.

【0040】請求項13に記載されているように、上記
第1の半導体装置の製造方法において、上記第4の工程
の後に、基板上にゲート絶縁膜用絶縁膜及び第2の導体
膜を順次形成する工程と、上記メモリーセル領域とゲー
ト電極形成領域とを覆うマスク部材を用いたエッチング
により、上記第2の導体膜を選択的に除去して、上記第
2の活性領域にゲート電極を形成する工程と、上記マス
ク部材を除去した後、上記周辺回路領域と制御ゲート電
極形成領域とを覆うマスク部材を用いたエッチングによ
り、上記第2の導体膜,上記ゲート絶縁膜用絶縁膜及び
上記第1の導体膜を順次選択的に除去して、上記第1の
活性領域に制御ゲート電極及び浮遊ゲート電極を形成す
る工程とをさらに備えることができる。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a first semiconductor device, after the fourth step, an insulating film for a gate insulating film and a second conductive film are sequentially formed on the substrate. Forming the gate electrode in the second active region by selectively removing the second conductor film by etching using a mask member covering the memory cell region and the gate electrode formation region. And after removing the mask member, etching is performed using a mask member covering the peripheral circuit region and the control gate electrode formation region to form the second conductor film, the gate insulating film insulating film, and the second conductive film. Forming a control gate electrode and a floating gate electrode in the first active region by selectively removing the one conductive film sequentially.

【0041】この方法により、メモリーセル領域のゲー
ト絶縁膜,浮遊ゲート電極と周辺回路領域のゲート絶縁
膜,ゲート電極とがそれぞれ共通の部材によって形成さ
れるので、安価かつ容易に高密度の半導体装置を形成す
ることが可能となる。また、浮遊ゲート電極と制御ゲー
ト電極とが共通のマスク部材を用いたエッチングによっ
て形成されるので、マスク合わせのマージンが不要とな
り、メモリーセル領域の高密度化が可能となる。
According to this method, the gate insulating film and the floating gate electrode in the memory cell region and the gate insulating film and the gate electrode in the peripheral circuit region are formed by common members, respectively. Can be formed. Further, since the floating gate electrode and the control gate electrode are formed by etching using a common mask member, a margin for mask alignment is not required, and the density of the memory cell region can be increased.

【0042】請求項14に記載されているように、上記
第1の半導体装置の製造方法において、上記第4の工程
の後に、上記周辺回路領域と浮遊ゲート電極形成領域と
を覆うマスク部材を用いたエッチングにより、上記第1
の導体膜を選択的に除去して、上記第1の活性領域に浮
遊ゲート電極を形成する工程と、上記マスク部材を除去
した後、基板上にゲート絶縁膜用絶縁膜及び第2の導体
膜を順次形成する工程と、制御ゲート電極形成領域とゲ
ート電極形成領域とを覆うマスク部材を用いたエッチン
グにより、上記第1の導体膜,上記ゲート絶縁膜用絶縁
膜及び上記第2の導体膜を選択的に除去して、上記第1
の活性領域には浮遊ゲート電極から半導体基板に跨る制
御ゲート電極を、上記第2の活性領域にはゲート電極を
それぞれ形成する工程とをさらに備えることができる。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the first method for manufacturing a semiconductor device, after the fourth step, a mask member for covering the peripheral circuit region and the floating gate electrode formation region is used. The first etching
Forming a floating gate electrode in the first active region by selectively removing the conductive film, and removing the mask member and then forming an insulating film for a gate insulating film and a second conductive film on the substrate. Are sequentially formed, and the first conductive film, the insulating film for the gate insulating film, and the second conductive film are etched by using a mask member covering the control gate electrode forming region and the gate electrode forming region. Selectively removing the first
Forming a control gate electrode extending from the floating gate electrode to the semiconductor substrate in the active region, and forming a gate electrode in the second active region.

【0043】この方法により、高密度化されたスプリッ
トゲート型不揮発性メモリーセルを有する半導体装置が
形成されることになる。
According to this method, a semiconductor device having a split-gate nonvolatile memory cell with a high density is formed.

【0044】請求項15に記載されているように、上記
第1の半導体装置の製造方法において、上記ゲート絶縁
膜用絶縁膜の形成を、上記ゲート絶縁膜用絶縁膜の上記
メモリーセル領域における厚みを上記周辺回路領域にお
ける厚みよりも大きくするように行うことが好ましい。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the first method for manufacturing a semiconductor device, the formation of the insulating film for a gate insulating film is performed by changing the thickness of the insulating film for a gate insulating film in the memory cell region. Is preferably made larger than the thickness in the peripheral circuit region.

【0045】この方法により、不揮発性メモリーセルの
浮遊ゲート電極−制御ゲート電極間の容量絶縁膜として
機能するゲート絶縁膜と、電界効果トランジスタのゲー
ト絶縁膜とでは異なる適正な厚みをそれぞれ有する不揮
発性メモリーセルと電界効果トランジスタとを備えた半
導体装置が形成されることになる。
According to this method, the gate insulating film functioning as a capacitive insulating film between the floating gate electrode and the control gate electrode of the nonvolatile memory cell and the gate insulating film of the field effect transistor have appropriate thicknesses different from each other. A semiconductor device having a memory cell and a field effect transistor is formed.

【0046】請求項16に記載されているように、上記
第1の半導体装置の製造方法において、上記第1の工程
に、基板上にシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を順次
形成する工程と、上記メモリーセル領域のシリコン窒化
膜を選択的に除去する工程と、上記シリコン窒化膜をマ
スクとして熱酸化を行い、上記メモリーセル領域におけ
る半導体基板の上にLOCOS膜を形成する工程と、上
記シリコン窒化膜及び上記LOCOS膜を除去する工程
とを含ませることができる。
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the first method of manufacturing a semiconductor device, the first step includes a step of sequentially forming a silicon oxide film and a silicon nitride film on a substrate; Selectively removing the silicon nitride film in the memory cell region; performing thermal oxidation using the silicon nitride film as a mask to form a LOCOS film on the semiconductor substrate in the memory cell region; And a step of removing the LOCOS film.

【0047】この方法により、シリコン酸化膜が除去さ
れたときに、メモリーセル領域における半導体基板の上
面が周辺回路領域の第2の活性領域における半導体基板
の上面よりも低くなっている。したがって、両者の上面
の間に高低差を容易に形成できる。しかも、熱酸化膜の
端部はくさび状になるので、比較的傾斜の緩やかな段差
のみ存在するので、後の工程において、エッチング残差
の発生等による不具合を確実に防止することができる。
According to this method, when the silicon oxide film is removed, the upper surface of the semiconductor substrate in the memory cell region is lower than the upper surface of the semiconductor substrate in the second active region in the peripheral circuit region. Therefore, a height difference can be easily formed between both upper surfaces. In addition, since the edge of the thermal oxide film has a wedge shape, only a step having a relatively gentle inclination is present, so that it is possible to reliably prevent a problem due to generation of an etching residue in a later step.

【0048】請求項17に記載されているように、上記
第1の半導体装置の製造方法において、上記第1の工程
に、上記メモリーセル領域上に開口を有するマスク部材
を用いたエッチングにより、上記メモリーセル領域の半
導体基板をある深さまで部分的に除去する工程を含ませ
ることができる。
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the first method for manufacturing a semiconductor device, the first step is performed by etching using a mask member having an opening on the memory cell region. A step of partially removing the semiconductor substrate in the memory cell region to a certain depth can be included.

【0049】請求項18に記載されているように、上記
第1の半導体装置の製造方法において、上記第1の工程
に、基板上に絶縁膜を形成する工程と、上記絶縁膜のう
ち上記周辺回路領域上の部分を選択的に除去する工程
と、上記絶縁膜の残存部分をマスクに用いて、上記周辺
回路領域において露出している上記半導体基板の表面上
に半導体結晶膜をエピタキシャル成長させる工程と、上
記絶縁膜の残存部分を除去する工程とを含ませることが
できる。
According to an eighteenth aspect of the present invention, in the first method of manufacturing a semiconductor device, the first step includes a step of forming an insulating film on a substrate; Selectively removing a portion on the circuit region; and using a remaining portion of the insulating film as a mask, epitaxially growing a semiconductor crystal film on a surface of the semiconductor substrate exposed in the peripheral circuit region. Removing the remaining portion of the insulating film.

【0050】請求項17又は18の方法によっても、メ
モリーセル領域における半導体基板の上面と周辺回路領
域における半導体基板の上面との間に高低差を容易に形
成することができる。
According to the method of claim 17 or 18, a height difference can be easily formed between the upper surface of the semiconductor substrate in the memory cell region and the upper surface of the semiconductor substrate in the peripheral circuit region.

【0051】また、上記第1の半導体装置の製造方法に
おいて、メモリーセル領域の浮遊ゲート電極の上面と周
辺回路の半導体基板の上面とを平坦化するために、本発
明では、請求項19〜21の手段を講じており、いずれ
の方法を用いても、平坦性の良好な半導体装置を形成す
ることができる。
In the first method of manufacturing a semiconductor device, the present invention is intended to flatten the upper surface of the floating gate electrode in the memory cell region and the upper surface of the semiconductor substrate of the peripheral circuit. With any of the methods, a semiconductor device with good flatness can be formed.

【0052】請求項19に記載されているように、上記
第1の半導体装置の製造方法において、上記第2の工程
に、基板上にトンネル絶縁膜及び第1の導体膜を順次形
成する工程と、上記第1の導体膜を、少なくとも上記周
辺回路領域の上記トンネル絶縁膜が露出するまでCMP
により除去する工程と、上記周辺回路領域における上記
トンネル絶縁膜をエッチングにより除去する工程とを含
ませることができる。
According to a nineteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a first semiconductor device, the second step includes a step of sequentially forming a tunnel insulating film and a first conductor film on the substrate. The first conductive film is subjected to CMP until at least the tunnel insulating film in the peripheral circuit region is exposed.
And removing the tunnel insulating film in the peripheral circuit region by etching.

【0053】請求項20に記載されているように、上記
第1の半導体装置の製造方法において、上記第2の工程
に、基板上にトンネル絶縁膜及び第1の導体膜を順次形
成する工程と、上記メモリーセル領域を覆うマスク部材
を用いたエッチングにより、上記周辺回路領域における
上記第1の導体膜及び上記トンネル絶縁膜を順次選択的
に除去する工程とを含ませることができる。
According to a twentieth aspect, in the first method for manufacturing a semiconductor device, the second step includes a step of sequentially forming a tunnel insulating film and a first conductor film on the substrate. A step of selectively removing the first conductive film and the tunnel insulating film in the peripheral circuit region sequentially by etching using a mask member covering the memory cell region.

【0054】請求項21に記載されているように、上記
第1の半導体装置の製造方法において、上記第2の工程
に、基板上にトンネル絶縁膜及び第1の導体膜を順次形
成する工程と、上記メモリーセル領域と上記周辺回路領
域における上記メモリーセル領域との境界付近の領域と
を少なくとも覆うマスク部材を用いたエッチングによ
り、上記第1の導体膜及び上記トンネル絶縁膜を順次選
択的に除去する工程と、上記マスク部材を除去した後、
残存している上記第1の導体膜のうち上記周辺回路領域
における上記メモリーセル領域との境界付近の領域で突
出している部分をCMPにより除去する工程と、上記周
辺回路領域における上記トンネル絶縁膜をエッチングに
より除去する工程とを含ませることができる。
According to a twenty-first aspect, in the first method of manufacturing a semiconductor device, the second step includes a step of sequentially forming a tunnel insulating film and a first conductor film on the substrate. The first conductive film and the tunnel insulating film are sequentially and selectively removed by etching using a mask member that covers at least a region near a boundary between the memory cell region and the memory cell region in the peripheral circuit region. And after removing the mask member,
Removing, by CMP, a portion of the remaining first conductor film that protrudes in a region near the boundary with the memory cell region in the peripheral circuit region; and removing the tunnel insulating film in the peripheral circuit region. Removing by etching.

【0055】本発明の第2の半導体装置の製造方法は、
請求項22に記載されているように、半導体基板のメモ
リーセル領域の第1の活性領域上にトンネル絶縁膜,浮
遊ゲート電極,ゲート絶縁膜及び制御ゲート電極を有す
る不揮発性メモリーセルを形成する一方、半導体基板の
周辺回路領域の第2の活性領域上にゲート絶縁膜及びゲ
ート電極を有する電界効果型トランジスタを形成するた
めの半導体装置の製造方法であって、上記周辺回路領域
における上記半導体基板が露出している状態で、上記メ
モリーセル領域に、トンネル絶縁膜と、該トンネル絶縁
膜上の第1の導体膜と、該第1の導体膜上の導体保護膜
とを形成する第1の工程と、上記周辺回路領域における
上記半導体基板の上に半導体結晶を成長させて、上面の
高さ位置が上記メモリーセル領域内の上記第1の導体膜
の上面の高さ位置とほぼ同じである半導体結晶膜を形成
する第2の工程と、上記第1の導体膜上の上記第1の導
体保護膜を除去する第3の工程と、上記メモリーセル領
域及び上記周辺回路領域に上記第1,第2の活性領域を
取り囲む素子分離用の溝を形成する第4の工程と、上記
溝を絶縁膜で埋め込んで溝型の素子分離を形成する第5
の工程とを備えている。
The second method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention
Forming a non-volatile memory cell having a tunnel insulating film, a floating gate electrode, a gate insulating film, and a control gate electrode on the first active region in the memory cell region of the semiconductor substrate; A method of manufacturing a semiconductor device for forming a field-effect transistor having a gate insulating film and a gate electrode on a second active region in a peripheral circuit region of a semiconductor substrate, wherein the semiconductor substrate in the peripheral circuit region is A first step of forming a tunnel insulating film, a first conductive film on the tunnel insulating film, and a conductive protective film on the first conductive film in the memory cell region in an exposed state; Growing a semiconductor crystal on the semiconductor substrate in the peripheral circuit region, and setting the height position of the upper surface to the height position of the upper surface of the first conductive film in the memory cell region A second step of forming substantially the same semiconductor crystal film, a third step of removing the first conductive protective film on the first conductive film, and a step of removing the first conductive film from the memory cell region and the peripheral circuit region. A fourth step of forming an element isolation groove surrounding the first and second active regions, and a fifth step of forming the groove-type element isolation by filling the groove with an insulating film.
Steps.

【0056】この方法により、第1の工程が終了した時
点で、メモリーセル領域における半導体基板の上面と周
辺回路領域における半導体基板の上面との間に高低差が
形成されているとともに、不揮発性メモリーセルの浮遊
ゲート電極を構成する第1の導体膜の上面と周辺回路領
域における半導体基板の上面とが平坦化されている。し
たがって、第1の半導体装置の製造方法と同様に、平坦
性のよい高密度化された半導体装置を容易に形成するこ
とができる。
According to this method, when the first step is completed, a height difference is formed between the upper surface of the semiconductor substrate in the memory cell region and the upper surface of the semiconductor substrate in the peripheral circuit region, and the non-volatile memory is formed. The upper surface of the first conductive film constituting the floating gate electrode of the cell and the upper surface of the semiconductor substrate in the peripheral circuit region are flattened. Therefore, similarly to the first method for manufacturing a semiconductor device, a high-density semiconductor device with good flatness can be easily formed.

【0057】そして、第2の半導体装置の製造方法にお
いては、第1の工程は、以下のような工程によって容易
に実現できる。
In the second method for manufacturing a semiconductor device, the first step can be easily realized by the following steps.

【0058】請求項23に記載されているように、上記
第2の半導体装置の製造方法において、上記第1の工程
に、上記半導体基板の上に、トンネル絶縁膜,第1の導
体膜及び導体保護膜を順次形成する工程と、記メモリー
セル領域を覆うマスク部材を用いたエッチングにより、
上記周辺回路領域における上記導体保護膜,第1の導体
膜及び上記トンネル絶縁膜を順次除去する工程とを含ま
せることができる。
According to a twenty-third aspect of the present invention, in the method of manufacturing a second semiconductor device, the first step includes a step of forming a tunnel insulating film, a first conductive film, and a conductive film on the semiconductor substrate. Step of sequentially forming a protective film, and etching using a mask member covering the memory cell region,
Removing the conductor protection film, the first conductor film, and the tunnel insulating film in the peripheral circuit region sequentially.

【0059】請求項24に記載されているように、上記
第2の半導体装置の製造方法において、上記第1の工程
に、上記半導体基板の上にトンネル絶縁膜及び第1の導
体膜を順次形成する工程と、上記メモリーセル領域を覆
うマスク部材を用いたエッチングにより、上記周辺回路
領域における上記第1の導体膜及び上記トンネル絶縁膜
を除去する工程と、上記マスク部材を除去した後、上記
メモリーセル領域の上記第1の導体膜と上記周辺回路領
域の上記半導体基板との上に、上記第1の導体膜の上で
は上記半導体基板の上よりも厚くなるように第1の導体
保護膜を形成する工程と、エッチバックにより、上記メ
モリーセル領域における上記第1の導体膜上の第1の導
体保護膜が残存する条件で、上記周辺回路領域の上記第
1の導体保護膜を除去する工程とを含ませることができ
る。
According to a twenty-fourth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a second semiconductor device, the first step includes sequentially forming a tunnel insulating film and a first conductor film on the semiconductor substrate. Removing the first conductive film and the tunnel insulating film in the peripheral circuit region by etching using a mask member covering the memory cell region; and removing the mask member and then removing the memory A first conductor protection film is formed on the first conductor film in the cell region and the semiconductor substrate in the peripheral circuit region such that the first conductor protection film is thicker on the first conductor film than on the semiconductor substrate. Forming the first conductor protection film in the peripheral circuit region under the condition that the first conductor protection film on the first conductor film in the memory cell region remains by the etch-back process. It can include the step of removed by.

【0060】請求項25に記載されているように、上記
第2の半導体装置の製造方法において、上記第1の工程
に、上記半導体基板の上に、トンネル絶縁膜,第1の導
体膜及び第1の導体保護膜を順次形成する工程と、上記
メモリーセル領域を覆うマスク部材を用いたエッチング
により、上記周辺回路領域の上記第1の導体保護膜,第
1の導体膜及びトンネル絶縁膜を除去する工程と、上記
マスク部材を除去した後、基板上に第2の導体保護膜を
形成する工程と、エッチバックにより、上記第1の導体
膜上の第1の導体保護膜が残存する条件で、上記第1の
導体膜の側面上に第2の導体保護膜を残しながら上記第
2の導体保護膜を除去する工程とを含ませることができ
る。
According to a twenty-fifth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a second semiconductor device, the first step includes a step of forming a tunnel insulating film, a first conductor film and a second conductive film on the semiconductor substrate. Removing the first conductor protection film, the first conductor film, and the tunnel insulating film in the peripheral circuit region by a step of sequentially forming one conductor protection film and etching using a mask member covering the memory cell region; And a step of forming a second conductor protection film on the substrate after removing the mask member, and under the condition that the first conductor protection film on the first conductor film remains by etch-back. Removing the second conductor protection film while leaving the second conductor protection film on the side surface of the first conductor film.

【0061】請求項26に記載されているように、上記
第2の半導体装置の製造方法において、上記第5の工程
の後に、基板上にゲート絶縁膜用絶縁膜,第2の導体膜
及び保護膜を形成する工程と、制御ゲート電極形成領域
とゲート電極形成領域とを覆うマスク部材を用いたエッ
チングにより、上記保護膜及び上記第2の導体膜を選択
的に除去して、上記第1の活性領域には制御ゲート電極
及びその上の電極保護膜を、上記第2の活性領域にはゲ
ート電極をそれぞれ形成する工程と、上記マスク部材を
除去した後、上記周辺回路領域を覆うマスク部材と上記
電極保護膜とをマスクとして用いたエッチングにより、
上記ゲート絶縁膜用絶縁膜及び第1の導体膜を選択的に
除去して、上記第1の活性領域に浮遊ゲート電極を形成
する工程とをさらに備えることができる。
According to a twenty-sixth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a second semiconductor device, after the fifth step, an insulating film for a gate insulating film, a second conductive film, and a protective film are formed on the substrate. Forming a film, and selectively removing the protective film and the second conductor film by etching using a mask member covering the control gate electrode formation region and the gate electrode formation region; Forming a control gate electrode in the active region and an electrode protective film thereon, and forming a gate electrode in the second active region, and removing the mask member and removing the mask member and then covering the peripheral circuit region with a mask member. By etching using the electrode protection film and a mask,
Forming a floating gate electrode in the first active region by selectively removing the insulating film for a gate insulating film and the first conductive film.

【0062】請求項27に記載されているように、上記
第2の半導体装置の製造方法において、上記第5の工程
の後に、基板上にゲート絶縁膜用絶縁膜及び第2の導体
膜を順次形成する工程と、上記メモリーセル領域とゲー
ト電極形成領域とを覆うマスク部材を用いたエッチング
により、上記第2の導体膜を選択的に除去して、上記第
2の活性領域にゲート電極を形成する工程と、上記マス
ク部材を除去した後、上記周辺回路領域と制御ゲート電
極形成領域とを覆うマスク部材を用いたエッチングによ
り、上記第2の導体膜,上記ゲート絶縁膜用絶縁膜及び
上記第1の導体膜を順次選択的に除去して、上記第1の
活性領域に制御ゲート電極及び浮遊ゲート電極を形成す
る工程とをさらに備えることができる。
According to a twenty-seventh aspect, in the method of manufacturing a second semiconductor device, after the fifth step, an insulating film for a gate insulating film and a second conductive film are sequentially formed on the substrate. Forming the gate electrode in the second active region by selectively removing the second conductor film by etching using a mask member covering the memory cell region and the gate electrode formation region. And after removing the mask member, etching is performed using a mask member covering the peripheral circuit region and the control gate electrode formation region to form the second conductor film, the gate insulating film insulating film, and the second conductive film. Forming a control gate electrode and a floating gate electrode in the first active region by selectively removing the one conductive film sequentially.

【0063】請求項28に記載されているように、上記
第2の半導体装置の製造方法において、上記第5の工程
の後に、上記周辺回路領域と浮遊ゲート電極形成領域と
を覆うマスク部材を用いたエッチングにより、上記第1
の導体膜を選択的に除去して、上記第1の活性領域に浮
遊ゲート電極を形成する工程と、上記マスク部材を除去
した後、基板上にゲート絶縁膜用絶縁膜及び第2の導体
膜を順次形成する工程と、制御ゲート電極形成領域とゲ
ート電極形成領域とを覆うマスク部材を用いたエッチン
グにより、上記第1の導体膜,上記ゲート絶縁膜用絶縁
膜及び上記第2の導体膜を選択的に除去して、上記メモ
リーセル領域には上記第1の活性領域における浮遊ゲー
ト電極から半導体基板に跨る制御ゲート電極を、上記周
辺回路領域にはゲート電極をそれぞれ形成する工程とを
さらに備えることができる。
According to a twenty-eighth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a second semiconductor device, after the fifth step, a mask member for covering the peripheral circuit region and the floating gate electrode formation region is used. The first etching
Forming a floating gate electrode in the first active region by selectively removing the conductive film, and removing the mask member and then forming an insulating film for a gate insulating film and a second conductive film on the substrate. Are sequentially formed, and the first conductive film, the insulating film for the gate insulating film, and the second conductive film are etched by using a mask member covering the control gate electrode forming region and the gate electrode forming region. Selectively removing and forming a control gate electrode extending from the floating gate electrode in the first active region to the semiconductor substrate in the memory cell region and a gate electrode in the peripheral circuit region. be able to.

【0064】請求項26〜28により、上記第1の半導
体装置の製造方法における請求項12〜14と同様の付
加的な効果を発揮することができる。
According to the twenty-sixth to twenty-eighth aspects, an additional effect similar to the twelfth to fourteenth aspects in the first method for manufacturing a semiconductor device can be exhibited.

【0065】請求項29に記載されているように、上記
第2の半導体装置の製造方法において、上記ゲート絶縁
膜用絶縁膜の形成は、上記ゲート絶縁膜用絶縁膜の上記
メモリーセル領域における厚みを上記周辺回路領域にお
ける厚みよりも大きくするように行うことが好ましい。
As set forth in claim 29, in the second method of manufacturing a semiconductor device, the formation of the insulating film for a gate insulating film may be performed by adjusting a thickness of the insulating film for a gate insulating film in the memory cell region. Is preferably made larger than the thickness in the peripheral circuit region.

【0066】本発明の第3の半導体装置の製造方法は、
請求項30に記載されているように、半導体基板のメモ
リーセル領域の少なくとも第1の活性領域上にトンネル
絶縁膜,浮遊ゲート電極,ゲート絶縁膜及び制御ゲート
電極を有する不揮発性メモリーセルを形成する一方、半
導体基板の周辺回路領域の少なくとも第2の活性領域上
にゲート絶縁膜及びゲート電極を有する電界効果型トラ
ンジスタを形成するための半導体装置の製造方法であっ
て、上記メモリーセル領域における半導体基板の上面の
高さ位置が上記周辺回路領域における半導体基板の上面
の高さ位置よりも下方になるように、両者の上面間に高
低差を形成する第1の工程と、上記メモリーセル領域に
おける上記半導体基板の上面上にトンネル絶縁膜及び第
1の導体膜を順次形成し、上記第1の導体膜の上面の高
さ位置を上記周辺回路領域における半導体基板の上面の
高さ位置とほぼ同じにする第2の工程と、上記メモリー
セル領域及び上記周辺回路領域における半導体基板に、
第1,第2の活性領域をそれぞれ取り囲む素子分離用溝
を形成する第3の工程と、基板上にゲート絶縁膜用絶縁
膜及び第2の導体膜を形成する第4の工程と、上記溝を
絶縁膜で埋め込んで溝型の素子分離を形成する第5の工
程とを備えている。
The third method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention
A non-volatile memory cell having a tunnel insulating film, a floating gate electrode, a gate insulating film and a control gate electrode is formed on at least a first active region of a memory cell region of a semiconductor substrate. On the other hand, a method of manufacturing a semiconductor device for forming a field-effect transistor having a gate insulating film and a gate electrode on at least a second active region in a peripheral circuit region of a semiconductor substrate, comprising: A first step of forming a height difference between the upper surface of the semiconductor substrate and the height position of the upper surface of the semiconductor substrate in the peripheral circuit region so as to be lower than the height position of the upper surface of the semiconductor substrate in the peripheral circuit region; A tunnel insulating film and a first conductor film are sequentially formed on the upper surface of the semiconductor substrate, and the height position of the upper surface of the first conductor film is set to A second step of substantially the same as the height position of the upper surface of the semiconductor substrate in the road area, the semiconductor substrate in the memory cell region and the peripheral circuit region,
A third step of forming element isolation trenches respectively surrounding the first and second active regions, a fourth step of forming an insulating film for a gate insulating film and a second conductor film on a substrate, And a fifth step of forming a trench-type element isolation by embedding the insulating film with an insulating film.

【0067】この方法により、2つの導体膜からなるゲ
ート電極を有する電界効果トランジスタを周辺回路領域
に配置し、かつ上述の作用効果を発揮できる半導体装置
の形成が可能となる。
According to this method, it becomes possible to arrange a field effect transistor having a gate electrode composed of two conductor films in a peripheral circuit region and to form a semiconductor device capable of exhibiting the above-described effects.

【0068】請求項31〜40に記載されているよう
に、この第3の半導体装置の製造方法においても、上記
第1の半導体装置の製造方法における請求項12〜21
と同様の手段を講ずることができる。
As set forth in claims 31 to 40, in the third method for manufacturing a semiconductor device, also in the first method for manufacturing a semiconductor device, claims 12 to 21 are provided.
The same measures can be taken.

【0069】本発明の第4の半導体装置の製造方法は、
請求項41に記載されているように、半導体基板のメモ
リーセル領域の第1の活性領域上にトンネル絶縁膜,浮
遊ゲート電極,ゲート絶縁膜及び制御ゲート電極を有す
る不揮発性メモリーセルを形成する一方、半導体基板の
周辺回路領域の第2の活性領域上にゲート絶縁膜及びゲ
ート電極を有する電界効果型トランジスタを形成するた
めの半導体装置の製造方法であって、上記周辺回路領域
における上記半導体基板が露出している状態で、上記メ
モリーセル領域に、トンネル絶縁膜と、該トンネル絶縁
膜上の第1の導体膜と、該第1の導体膜上の導体保護膜
とを形成する第1の工程と、上記周辺回路領域における
上記半導体基板の上に半導体結晶を成長させて、上面の
高さ位置が上記メモリーセル領域内の上記第1の導体膜
の上面の高さ位置とほぼ同じである半導体結晶膜を形成
する第2の工程と、上記第1の導体膜上の上記第1の導
体保護膜を除去する第3の工程と、基板上にゲート絶縁
膜用絶縁膜及び第2の導体膜を形成する第4の工程と、
上記メモリーセル領域及び上記周辺回路領域に上記第
1,第2の活性領域を取り囲む素子分離用の溝を形成す
る第5の工程と、上記溝を絶縁膜で埋め込んで溝型の素
子分離を形成する第6の工程とを備えている。
The fourth method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention
A nonvolatile memory cell having a tunnel insulating film, a floating gate electrode, a gate insulating film, and a control gate electrode on a first active region in a memory cell region of a semiconductor substrate, according to claim 41. A method of manufacturing a semiconductor device for forming a field-effect transistor having a gate insulating film and a gate electrode on a second active region in a peripheral circuit region of a semiconductor substrate, wherein the semiconductor substrate in the peripheral circuit region is A first step of forming a tunnel insulating film, a first conductive film on the tunnel insulating film, and a conductive protective film on the first conductive film in the memory cell region in an exposed state; Growing a semiconductor crystal on the semiconductor substrate in the peripheral circuit region, and setting the height position of the upper surface to the height position of the upper surface of the first conductive film in the memory cell region A second step of forming substantially the same semiconductor crystal film, a third step of removing the first conductor protective film on the first conductor film, and an insulating film for a gate insulating film on the substrate; A fourth step of forming a second conductor film;
A fifth step of forming an element isolation groove surrounding the first and second active regions in the memory cell area and the peripheral circuit area, and forming a groove-type element isolation by filling the groove with an insulating film. And a sixth step.

【0070】この方法により、エピタキシャル成長によ
り形成された周辺回路における半導体基板を有し、かつ
2つの導体膜からなるゲート電極を有する電界効果トラ
ンジスタを周辺回路領域に配置した半導体装置が形成さ
れる。
According to this method, a semiconductor device having a semiconductor substrate in a peripheral circuit formed by epitaxial growth and having a field effect transistor having a gate electrode composed of two conductor films arranged in a peripheral circuit region is formed.

【0071】請求項42〜48に記載されているよう
に、この第4の半導体装置の製造方法においても、上記
第2の半導体装置の製造方法における請求項23〜29
と同様の手段を講ずることができる。
As set forth in claims 42 to 48, in the fourth method for manufacturing a semiconductor device, also in the method for manufacturing the second semiconductor device, claims 23 to 29 are provided.
The same measures can be taken.

【0072】[0072]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(第1の実施形態)まず、第1の実施形態に係る半導体
装置及び半導体装置の製造方法について、図1,図2a
〜2f及び図3a〜3eを参照しながら説明する。
(First Embodiment) First, a semiconductor device and a method of manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment will be described with reference to FIGS.
2f and FIGS. 3a to 3e.

【0073】図1は第1の実施形態に係る半導体装置の
構造を示す断面図である。同図において、10は半導体
基板、111はメモリーセル領域Rmemoの制御ゲート電
極、112は浮遊ゲート電極、113は周辺回路領域R
periのゲート電極、102は素子分離を構成する埋め込
み絶縁膜、121は層間絶縁膜、122は接続孔、12
3は金属配線をそれぞれ示す。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of the semiconductor device according to the first embodiment. In the figure, 10 is a semiconductor substrate, 111 is a control gate electrode of a memory cell region Rmemo, 112 is a floating gate electrode, and 113 is a peripheral circuit region Rmemo.
a gate electrode of peri, 102, a buried insulating film constituting element isolation, 121, an interlayer insulating film, 122, a connection hole, 12
Reference numeral 3 denotes a metal wiring.

【0074】図2a〜2f及び図3a〜3eは、第1の
実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図であ
る。ただし、いずれも図9に示す9A−9A線における
断面図である。すなわち、メモリーセル領域Rmemoと周
辺回路領域Rperiとにおいて、ゲート長方向に平行な断
面とゲート長方向に直交する断面とにおけるメモリーセ
ル及びMOSFETの断面図を示している。
FIGS. 2A to 2F and FIGS. 3A to 3E are cross-sectional views showing steps of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. However, each is a sectional view taken along line 9A-9A shown in FIG. That is, a cross-sectional view of the memory cell and the MOSFET in a cross section parallel to the gate length direction and a cross section orthogonal to the gate length direction in the memory cell region Rmemo and the peripheral circuit region Rperi are shown.

【0075】まず、図2aに示す工程で、半導体基板1
0の表面を酸化して厚みが約10nmのパッド酸化膜2
1を形成し、その上に厚みが約150nmのシリコン窒
化膜22を堆積する。その後、メモリーセル領域Rmemo
上に開口を有するレジスト膜51を形成し、このレジス
ト膜51をマスクとするエッチングにより、メモリーセ
ル領域のシリコン窒化膜22を除去する。
First, in the step shown in FIG.
Pad oxide film 2 having a thickness of about 10 nm
1 and a silicon nitride film 22 having a thickness of about 150 nm is deposited thereon. After that, the memory cell area Rmemo
A resist film 51 having an opening thereon is formed, and the silicon nitride film 22 in the memory cell region is removed by etching using the resist film 51 as a mask.

【0076】次に、図2bに示す工程で、レジスト膜5
1を除去した後基板の全面を酸化して、メモリーセル領
域Rmemoにおける表面が露出しているパッド酸化膜21
をさらに厚くして、厚みが約200nmのフィールド酸
化膜103を形成する。
Next, in the step shown in FIG.
1 is removed, the entire surface of the substrate is oxidized, and the pad oxide film 21 with the surface exposed in the memory cell region Rmemo is exposed.
Is further thickened to form a field oxide film 103 having a thickness of about 200 nm.

【0077】次に、図2cに示す工程で、半導体基板1
0上のシリコン窒化膜22,パッド酸化膜21及びフィ
ールド酸化膜103を全て除去する。
Next, in the step shown in FIG.
The silicon nitride film 22, the pad oxide film 21, and the field oxide film 103 on the zero are all removed.

【0078】次に、図2dに示す工程で、半導体基板1
0の全面を酸化して、厚みが約10nmのトンネル酸化
膜31を形成し、さらに第1の導体膜である厚みが約1
00nmの多結晶シリコン膜32を堆積する。
Next, in the step shown in FIG.
0 is oxidized to form a tunnel oxide film 31 having a thickness of about 10 nm, and a first conductive film having a thickness of about 1 nm.
A polycrystalline silicon film 32 of 00 nm is deposited.

【0079】次に、図2eに示す工程で、トンネル酸化
膜31をストッパーにしたCMP(化学機械的研磨)を
行って周辺回路領域Rperiの多結晶シリコン膜32を除
去し基板全体を平坦化する。このとき、メモリーセル領
域Rmemoにおいては多結晶シリコン膜32が露出してお
り、周辺回路領域Rperiにおいてはトンネル酸化膜31
が露出している。その後、選択的エッチングにより、周
辺回路領域Rperiにおいて露出しているトンネル酸化膜
31のみを除去する。
Next, in the step shown in FIG. 2E, the polycrystalline silicon film 32 in the peripheral circuit region Rperi is removed by performing CMP (chemical mechanical polishing) using the tunnel oxide film 31 as a stopper, and the entire substrate is flattened. . At this time, the polysilicon film 32 is exposed in the memory cell region Rmemo, and the tunnel oxide film 31 is exposed in the peripheral circuit region Rperi.
Is exposed. Thereafter, only the tunnel oxide film 31 exposed in the peripheral circuit region Rperi is removed by selective etching.

【0080】次に、図2fに示す工程で、基板の全面上
にパッド酸化膜23及びシリコン窒化膜24を形成した
後、素子分離を形成しようとする領域を開口したレジス
ト膜52を形成する。そして、このレジスト膜52をマ
スクとするエッチングにより、シリコン窒化膜24と、
パッド酸化膜23と、多結晶シリコン膜32と、トンネ
ル酸化膜31と、半導体基板10の一部とを順次選択的
に除去して、素子分離用の溝101を形成する。
Next, in a step shown in FIG. 2F, after a pad oxide film 23 and a silicon nitride film 24 are formed on the entire surface of the substrate, a resist film 52 having an opening in a region where element isolation is to be formed is formed. Then, the silicon nitride film 24 is etched by using the resist film 52 as a mask.
The pad oxide film 23, the polycrystalline silicon film 32, the tunnel oxide film 31, and a part of the semiconductor substrate 10 are sequentially and selectively removed to form a trench 101 for element isolation.

【0081】次に、図3aに示す工程で、CVD法によ
るシリコン酸化膜の堆積及びCMPによる平坦化を行っ
て、素子分離用の溝101への埋め込み絶縁膜102を
形成する。
Next, in the step shown in FIG. 3A, a silicon oxide film is deposited by CVD and planarized by CMP to form a buried insulating film 102 in the trench 101 for element isolation.

【0082】次に、図3bに示す工程で、選択的エッチ
ング(例えばウエットエッチング)により、シリコン窒
化膜24及びパッド酸化膜23を除去して基板の上面を
ほぼ平坦にする。このとき、メモリーセル領域Rmemoに
おいては多結晶シリコン膜32の表面が露出している一
方、周辺回路領域Rperiにおいては半導体基板10の表
面が露出している。
Next, in the step shown in FIG. 3B, the silicon nitride film 24 and the pad oxide film 23 are removed by selective etching (for example, wet etching) to make the upper surface of the substrate almost flat. At this time, the surface of the polycrystalline silicon film 32 is exposed in the memory cell region Rmemo, while the surface of the semiconductor substrate 10 is exposed in the peripheral circuit region Rperi.

【0083】次に、図3cに示す工程で、基板の全面上
に厚みが約10nmのゲート酸化膜33と、厚みが約1
50nmの第2の導体膜である多結晶シリコン膜34
と、導体保護膜としての厚みが約150nmのシリコン
酸化膜35とを形成する。
Next, in the step shown in FIG. 3C, a gate oxide film 33 having a thickness of about 10 nm
Polycrystalline silicon film 34 as a second conductive film of 50 nm
And a silicon oxide film 35 having a thickness of about 150 nm as a conductor protection film.

【0084】次に、図3dに示す工程で、メモリーセル
領域Rmemo内の制御ゲート電極を形成しようとする領域
と周辺回路領域Rperiのゲート電極を形成しようとする
領域とを覆うレジスト膜53を形成し、このレジスト膜
53をマスクとするエッチングにより、シリコン酸化膜
35及び多結晶シリコン膜34を選択的に除去して、メ
モリーセル領域Rmemoには制御ゲート電極111を形成
し、周辺回路領域Rperiにはゲート電極113を形成す
る。なお、いずれの領域においても、パターニングされ
たシリコン酸化膜35により電極保護膜が構成されてい
る。
Next, in the step shown in FIG. 3D, a resist film 53 is formed to cover a region where the control gate electrode is to be formed in the memory cell region Rmemo and a region where the gate electrode is to be formed in the peripheral circuit region Rperi. Then, the silicon oxide film 35 and the polycrystalline silicon film 34 are selectively removed by etching using the resist film 53 as a mask, a control gate electrode 111 is formed in the memory cell region Rmemo, and the control gate electrode 111 is formed in the peripheral circuit region Rperi. Forms a gate electrode 113. In each of the regions, the patterned silicon oxide film 35 constitutes an electrode protection film.

【0085】次に、図3eに示す工程で、レジスト膜5
3を除去した後、メモリーセル領域Rmemoを開口したレ
ジスト膜51を形成し、このレジスト膜51をマスクと
するエッチングにより、メモリーセル領域Rmemoのゲー
ト酸化膜33及び多結晶シリコン膜32を選択的に除去
して、メモリーセル領域Rmemoに浮遊ゲート電極112
を形成する。
Next, in the step shown in FIG.
3 is removed, a resist film 51 having an opening in the memory cell region Rmemo is formed, and the gate oxide film 33 and the polycrystalline silicon film 32 in the memory cell region Rmemo are selectively etched by using the resist film 51 as a mask. The floating gate electrode 112 is removed in the memory cell region Rmemo.
To form

【0086】その後の工程の図示は省略するが、レジス
ト膜51を除去した後、層間絶縁膜の形成,コンタクト
ホールの形成、配線層の形成等を行って、メモリーセル
領域Rmemoには、不揮発性メモリーセルを形成し、周辺
回路領域Rperiには、メモリーセルの駆動用回路に配置
される電界効果型トランジスタや、ロジック回路に配置
される電界効果型トランジスタを形成する。
Although illustration of subsequent steps is omitted, after removing the resist film 51, formation of an interlayer insulating film, formation of a contact hole, formation of a wiring layer, and the like are performed. A memory cell is formed, and in the peripheral circuit region Rperi, a field effect transistor disposed in a memory cell driving circuit and a field effect transistor disposed in a logic circuit are formed.

【0087】本実施形態によれば、まず、図2a〜2c
に示す工程で、メモリーセル領域における半導体基板の
上面と周辺回路領域とにおける半導体基板の上面との間
に、浮遊ゲート電極とトンネル酸化膜の厚みを見込んだ
高低差を形成しておくことによって、後の工程を容易か
つ高精度で進めることができ、以下のような効果を得る
ことができる。
According to the present embodiment, first, FIGS.
By forming a height difference between the upper surface of the semiconductor substrate in the memory cell region and the upper surface of the semiconductor substrate in the peripheral circuit region in consideration of the thickness of the floating gate electrode and the thickness of the tunnel oxide film, The subsequent steps can be easily and accurately performed, and the following effects can be obtained.

【0088】以上の製造工程によって形成された半導体
装置のメモリーセル領域Rmemoにおいては、ゲート長方
向に直交する断面内において素子分離を構成する埋め込
み絶縁膜102は浮遊ゲート電極112に対して、浮遊
ゲート電極112は制御ゲート電極111に対して、そ
れぞれ自己整合的に形成されているので、各部材を形成
するためのマスク合わせのためのマージンが不要とな
り、メモリーセル領域Rmemoをより高密度化することが
できる。
In the memory cell region Rmemo of the semiconductor device formed by the above manufacturing steps, the buried insulating film 102 constituting the element isolation in the cross section orthogonal to the gate length direction is different from the floating gate electrode 112 with respect to the floating gate electrode 112. Since the electrode 112 is formed in a self-aligned manner with respect to the control gate electrode 111, a margin for mask alignment for forming each member is not required, and the density of the memory cell region Rmemo can be further increased. Can be.

【0089】また、トレンチ分離を形成する直前の工程
(図2eに示す工程)で、基板の上面が平坦化されてい
るので、素子分離形成用のレジスト膜52を形成する際
のフォトリソグラフィー工程を高精度かつ容易に行うこ
とができるとともに、素子分離用溝101への絶縁膜の
埋め込みとその後の平坦化とが何の制約もなく容易に行
える。このことにより、1回のトレンチ分離形成工程
で、簡便な工程でメモリーセル領域Rmemo及び周辺回路
領域Rperiの両方のトレンチ分離を微細に形成すること
ができる。そして、周辺回路領域Rperi及びメモリーセ
ル領域Rmemo双方において、素子分離がLOCOS膜で
はなくトレンチ分離によって構成されているので、半導
体装置全体の高密度化を図ることができる。
Further, since the upper surface of the substrate is flattened in the step immediately before the formation of the trench isolation (the step shown in FIG. 2E), the photolithography step in forming the resist film 52 for element isolation is omitted. In addition to being highly accurate and easy, the embedding of the insulating film in the element isolation trench 101 and the subsequent planarization can be easily performed without any restrictions. As a result, the trench isolation of both the memory cell region Rmemo and the peripheral circuit region Rperi can be finely formed by a simple process in a single trench isolation formation process. Further, in both the peripheral circuit region Rperi and the memory cell region Rmemo, the element isolation is constituted by the trench isolation instead of the LOCOS film, so that the density of the entire semiconductor device can be increased.

【0090】さらに、本実施形態の製造工程では、制御
ゲート電極111及びゲート電極113を形成する工程
(図3d参照)において、メモリーセル領域Rmemoと周
辺回路領域Rperiとの間に高低差がほとんどなくほぼ平
坦であるため、ゲート電極形成用のレジスト膜53を形
成するためのフォトリソグラフィー工程を高精度かつ容
易に行うことができるとともに、メモリーセル領域Rme
moの制御ゲート電極111と周辺回路領域Rperiのゲー
ト電極113との上面位置が同じであるので、その後の
金属配線パターンの形成を容易に行うことができる。
Further, in the manufacturing process of this embodiment, in the step of forming the control gate electrode 111 and the gate electrode 113 (see FIG. 3D), there is almost no height difference between the memory cell region Rmemo and the peripheral circuit region Rperi. Since it is almost flat, a photolithography process for forming a resist film 53 for forming a gate electrode can be performed with high precision and ease, and the memory cell region Rme
Since the upper surface positions of the mo control gate electrode 111 and the gate electrode 113 of the peripheral circuit region Rperi are the same, the subsequent formation of a metal wiring pattern can be easily performed.

【0091】よって、実用化が可能な製造コストで、フ
ラッシュメモリーとDRAM・ロジックなどの異種デバ
イスとを1チップ化することが可能となるのである。
Therefore, it is possible to integrate a flash memory and a heterogeneous device such as a DRAM and a logic into one chip at a production cost that can be put to practical use.

【0092】(第2の実施形態)次に、第2の実施形態
について、図4a〜4eを参照しながら説明する。本実
施形態においても、半導体装置の構造は上記第1の実施
形態と同じである。図4a〜4eは、第2の実施形態に
係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。ただ
し、いずれも図9に示す9A−9A線における断面図で
ある。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. Also in this embodiment, the structure of the semiconductor device is the same as that of the first embodiment. 4A to 4E are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment. However, each is a sectional view taken along line 9A-9A shown in FIG.

【0093】本実施形態においても、上記第1の実施形
態と同様に、図2a〜2fに示す工程と同じ処理を行
う。これらの処理については説明を省略する。
In this embodiment, the same processing as the steps shown in FIGS. 2A to 2F is performed as in the first embodiment. The description of these processes is omitted.

【0094】次に、図4aに示す工程で、CVD法によ
るシリコン酸化膜の堆積とCMPによる平坦化とを行っ
て、溝への埋め込み絶縁膜102を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 4A, a silicon oxide film is deposited by the CVD method and planarized by the CMP to form a buried insulating film 102 in the groove.

【0095】次に、図4bに示す工程で、シリコン窒化
膜24及びパッド酸化膜23を除去する。このとき、メ
モリーセル領域Rmemoにおいては多結晶シリコン膜32
の表面が露出している一方、周辺回路領域Rperiにおい
ては半導体基板10の表面が露出している。
Next, in the step shown in FIG. 4B, the silicon nitride film 24 and the pad oxide film 23 are removed. At this time, in the memory cell region Rmemo, the polycrystalline silicon film 32
Is exposed, while the surface of the semiconductor substrate 10 is exposed in the peripheral circuit region Rperi.

【0096】次に、図4cに示す工程で、基板の全面上
に厚みが約10nmのゲート酸化膜33と、厚みが約1
50nmの第2の導体膜である多結晶シリコン膜34と
を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 4C, a gate oxide film 33 having a thickness of about 10 nm
A polycrystalline silicon film 34 as a second conductor film of 50 nm is formed.

【0097】次に、図4dに示す工程で、メモリーセル
領域Rmemo全体と周辺回路領域Rperiのゲート電極を形
成しようとする領域とを覆うレジスト膜54を形成し、
このレジスト膜54をマスクとするエッチングにより、
多結晶シリコン膜34を選択的に除去して、周辺回路領
域Rperiにゲート電極113を形成する。
Next, in a step shown in FIG. 4D, a resist film 54 is formed to cover the entire memory cell region Rmemo and the region where the gate electrode of the peripheral circuit region Rperi is to be formed.
By etching using the resist film 54 as a mask,
The gate electrode 113 is formed in the peripheral circuit region Rperi by selectively removing the polycrystalline silicon film 34.

【0098】次に、図4eに示す工程で、レジスト膜5
4を除去した後、周辺回路領域Rperi全体とメモリーセ
ル領域Rmemoの制御ゲート電極を形成しようとする領域
とを覆うレジスト膜55を形成し、このレジスト膜55
をマスクとするエッチングにより、メモリーセル領域R
memoの多結晶シリコン膜34,ゲート酸化膜33及び多
結晶シリコン膜32を選択的に除去して、メモリーセル
領域Rmemoに制御ゲート電極111と浮遊ゲート電極1
12とを形成する。
Next, in the step shown in FIG.
4 is removed, a resist film 55 is formed to cover the entire peripheral circuit region Rperi and the region where the control gate electrode is to be formed in the memory cell region Rmemo.
Cell region R by etching using
The polycrystalline silicon film 34, the gate oxide film 33 and the polycrystalline silicon film 32 of the memo are selectively removed, and the control gate electrode 111 and the floating gate electrode 1 are added to the memory cell region Rmemo.
12 are formed.

【0099】その後の工程の図示は省略するが、レジス
ト膜55を除去した後、層間絶縁膜の形成,コンタクト
ホールの形成、配線層の形成等を行って、メモリーセル
領域Rmemoには、不揮発性メモリーセルを形成し、周辺
回路領域Rperiには、メモリーセルの駆動用回路に配置
される電界効果型トランジスタや、ロジック回路に配置
される電界効果型トランジスタを形成する。
Although illustration of subsequent steps is omitted, after the resist film 55 is removed, formation of an interlayer insulating film, formation of a contact hole, formation of a wiring layer, and the like are performed. A memory cell is formed, and in the peripheral circuit region Rperi, a field effect transistor disposed in a memory cell driving circuit and a field effect transistor disposed in a logic circuit are formed.

【0100】本実施形態によれば、メモリーセル領域R
memoにおいて、ゲート長方向に直交する断面内において
素子分離を構成する埋め込み絶縁膜102が浮遊ゲート
電極112に対して、浮遊ゲート電極112は制御ゲー
ト電極111に対して、それぞれ自己整合的に形成され
ているので、上記第1の実施形態と同様に、メモリーセ
ル領域Rmemoをより高密度化することができる。
According to the present embodiment, the memory cell region R
In the memo, the buried insulating film 102 forming element isolation is formed in self-alignment with the floating gate electrode 112 and the floating gate electrode 112 is formed with the control gate electrode 111 in a cross section orthogonal to the gate length direction. Therefore, as in the first embodiment, the density of the memory cell region Rmemo can be further increased.

【0101】また、トレンチ分離を形成する直前の工程
(図2eに示す工程)で、基板の上面が平坦化されてい
るので、上記第1の実施形態と同様に、1回のトレンチ
分離形成工程で、簡便な工程でメモリーセル領域Rmemo
及び周辺回路領域Rperiの両方のトレンチ分離を微細に
形成することができる。そして、周辺回路領域Rperi及
びメモリーセル領域Rmemo双方において、素子分離がL
OCOS膜ではなくトレンチ分離によって構成されてい
るので、半導体装置全体の高密度化を図ることができ
る。
Since the upper surface of the substrate is flattened in the step immediately before forming the trench isolation (the step shown in FIG. 2E), a single trench isolation forming step is performed in the same manner as in the first embodiment. In a simple process, the memory cell area Rmemo
And the trench isolation in both the peripheral circuit region Rperi can be finely formed. In both the peripheral circuit region Rperi and the memory cell region Rmemo, the element isolation is L
Since the semiconductor device is formed not by the OCOS film but by trench isolation, the density of the entire semiconductor device can be increased.

【0102】さらに、制御ゲート電極111及びゲート
電極113を形成する直前の工程(図4c参照)におい
て、メモリーセル領域Rmemoと周辺回路領域Rperiとの
間に高低差がほとんどなくほぼ平坦であるため、メモリ
ーセル領域Rmemoの制御ゲート電極111と周辺回路領
域Rperiのゲート電極113との上面位置が同じとなる
ので、その後の金属配線パターンの形成を容易に行うこ
とができる。
Further, in the step immediately before forming the control gate electrode 111 and the gate electrode 113 (see FIG. 4C), there is almost no level difference between the memory cell region Rmemo and the peripheral circuit region Rperi, and the surface is almost flat. Since the upper surface positions of the control gate electrode 111 in the memory cell region Rmemo and the gate electrode 113 in the peripheral circuit region Rperi are the same, subsequent formation of a metal wiring pattern can be easily performed.

【0103】よって、本実施形態の製造方法によって
も、上記第1の実施形態と同様に、実用的な製造コスト
で、フラッシュメモリーとDRAM・ロジックなどの異
種デバイスを1チップ化することが可能となるのであ
る。
Therefore, according to the manufacturing method of this embodiment, it is possible to integrate different types of devices such as flash memories and DRAMs / logics into one chip at a practical manufacturing cost as in the first embodiment. It becomes.

【0104】特に、本実施形態の半導体装置の製造方法
によれば、第1の実施形態の製造方法に比べ、多結晶シ
リコン膜34の上にシリコン酸化膜などからなる導体保
護膜を設ける必要がなく、その分だけ工程を簡略化でき
る。
In particular, according to the method of manufacturing the semiconductor device of the present embodiment, it is necessary to provide a conductor protection film made of a silicon oxide film or the like on the polycrystalline silicon film 34, as compared with the manufacturing method of the first embodiment. In addition, the process can be simplified accordingly.

【0105】尚、本実施形態では周辺回路領域Rperiの
ゲート電極113を先に形成してからメモリーセル領域
Rmemoの制御ゲート電極111及び浮遊ゲート電極11
2を形成したが、先にメモリーセル領域Rmemoの制御ゲ
ート電極111及び浮遊ゲート電極112を形成してか
ら周辺回路領域Rperiのゲート電極113を形成しても
よい。
In this embodiment, the gate electrode 113 of the peripheral circuit region Rperi is formed first, and then the control gate electrode 111 and the floating gate electrode 11 of the memory cell region Rmemo are formed.
2, the control gate electrode 111 and the floating gate electrode 112 in the memory cell region Rmemo may be formed first, and then the gate electrode 113 in the peripheral circuit region Rperi may be formed.

【0106】(第3の実施形態)次に、第3の実施形態
について、図5a〜5eを参照しながら説明する。図5
a〜5eは第3の実施形態に係る半導体装置の製造工程
を示す断面図である。ただし、いずれも図9に示す9A
−9A線における断面図である。すなわち、メモリーセ
ル領域Rmemoと周辺回路領域Rperiとにおいて、ゲート
長方向に平行な断面とゲート長方向に直交する断面とに
おけるメモリーセル及びMOSFETの断面図を示して
いる。
(Third Embodiment) Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. 5A to 5E. FIG.
5A to 5E are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of the semiconductor device according to the third embodiment. However, in each case, 9A shown in FIG.
It is sectional drawing in the -9A line. That is, a cross-sectional view of the memory cell and the MOSFET in a cross section parallel to the gate length direction and a cross section orthogonal to the gate length direction in the memory cell region Rmemo and the peripheral circuit region Rperi are shown.

【0107】本実施形態においても、上記第1の実施形
態と同様に、図2a〜2fに示す工程と同じ処理を行
う。これらの処理については説明を省略する。
In the present embodiment, the same processing as the steps shown in FIGS. 2A to 2F is performed as in the first embodiment. The description of these processes is omitted.

【0108】次に、図5aに示す工程で、CVD法によ
るシリコン酸化膜の堆積とCMPによる平坦化とを行
い、溝への埋め込み絶縁膜102を形成する。
Next, in a step shown in FIG. 5A, a silicon oxide film is deposited by the CVD method and planarized by the CMP to form a buried insulating film 102 in the groove.

【0109】次に、図5bに示す工程で、シリコン窒化
膜24及びパッド酸化膜23を除去する。このとき、メ
モリーセル領域Rmemoにおいては多結晶シリコン膜32
の表面が露出している一方、周辺回路領域Rperiにおい
ては半導体基板10の表面が露出している。
Next, in the step shown in FIG. 5B, the silicon nitride film 24 and the pad oxide film 23 are removed. At this time, in the memory cell region Rmemo, the polycrystalline silicon film 32
Is exposed, while the surface of the semiconductor substrate 10 is exposed in the peripheral circuit region Rperi.

【0110】次に、図5cに示す工程で、周辺回路領域
Rperi全体とメモリーセル領域Rmemoの浮遊ゲート電極
を形成しようとする領域とを覆うレジスト膜56を形成
し、このレジスト膜56をマスクとするエッチングによ
り、メモリーセル領域Rmemoに浮遊ゲート電極112を
形成する。
Next, in the step shown in FIG. 5C, a resist film 56 is formed to cover the entire peripheral circuit region Rperi and the region where the floating gate electrode is to be formed in the memory cell region Rmemo, and this resist film 56 is used as a mask. The floating gate electrode 112 is formed in the memory cell region Rmemo by etching.

【0111】次に、図5dに示す工程で、レジスト膜5
6を除去した後、基板の全面上に厚みが約10nmのゲ
ート酸化膜33と、厚みが約150nmの第2の導体膜
である多結晶シリコン膜34とを形成する。
Next, in the step shown in FIG.
After removing 6, a gate oxide film 33 having a thickness of about 10 nm and a polycrystalline silicon film 34 as a second conductor film having a thickness of about 150 nm are formed on the entire surface of the substrate.

【0112】次に、図5eに示す工程で、メモリーセル
領域Rmemoの制御ゲート電極を形成しようとする領域と
周辺回路領域Rperiのゲート電極を形成しようとする領
域とを覆うレジスト膜53を形成し、このレジスト膜5
3をマスクとするエッチングにより、多結晶シリコン膜
34を選択的に除去して、周辺回路領域Rperiにゲート
電極113を形成する一方、メモリーセル領域Rmemo
に、ゲート酸化膜33を介して浮遊ゲート電極112か
ら半導体基板10に跨る制御ゲート電極111を形成す
る。
Next, in a step shown in FIG. 5E, a resist film 53 is formed to cover a region where a control gate electrode is to be formed in the memory cell region Rmemo and a region where a gate electrode is to be formed in the peripheral circuit region Rperi. , This resist film 5
3 is used as a mask to selectively remove the polycrystalline silicon film 34 to form the gate electrode 113 in the peripheral circuit region Rperi while the memory cell region Rmemo is formed.
Then, a control gate electrode 111 extending from the floating gate electrode 112 to the semiconductor substrate 10 via the gate oxide film 33 is formed.

【0113】その後の工程の図示は省略するが、レジス
ト膜53を除去した後、層間絶縁膜の形成,コンタクト
ホールの形成、配線層の形成等を行って、メモリーセル
領域Rmemoには、不揮発性メモリーセルを形成し、周辺
回路領域Rperiには、メモリーセルの駆動用回路に配置
される電界効果型トランジスタや、ロジック回路に配置
される電界効果型トランジスタを形成する。
Although illustration of subsequent steps is omitted, after the resist film 53 is removed, formation of an interlayer insulating film, formation of a contact hole, formation of a wiring layer, and the like are performed. A memory cell is formed, and in the peripheral circuit region Rperi, a field effect transistor disposed in a memory cell driving circuit and a field effect transistor disposed in a logic circuit are formed.

【0114】本実施形態の製造方法によって、第1,第
2の実施形態のようなスタックゲート型のメモリーセル
に比べてより優れたデータ保持特性を有するスプリット
ゲート型のメモリーセルに対しても、上記第1,第2の
実施形態と同様の効果を発揮することができる。
According to the manufacturing method of this embodiment, a split gate memory cell having more excellent data retention characteristics than the stack gate memory cell as in the first and second embodiments can be used. The same effects as in the first and second embodiments can be exerted.

【0115】すなわち、メモリーセル領域Rmemoにおい
て、ゲート長方向に直交する断面内において素子分離を
構成する埋め込み絶縁膜102が浮遊ゲート電極112
に対して自己整合的に形成されているので、上記第1の
実施形態と同様に、メモリーセル領域Rmemoをより高密
度化することができる。
That is, in the memory cell region Rmemo, the buried insulating film 102 constituting the element isolation in the cross section orthogonal to the gate length direction has the floating gate electrode 112
Are formed in a self-aligned manner with respect to the memory cell region Rmemo, as in the first embodiment.

【0116】また、トレンチ分離を形成する直前の工程
(図2eに示す工程)で、基板の上面が平坦化されてい
るので、上記第1の実施形態と同様に、1回のトレンチ
分離形成工程で、簡便な工程でメモリーセル領域Rmemo
及び周辺回路領域Rperiの両方のトレンチ分離を微細に
形成することができる。そして、周辺回路領域Rper
i及びメモリーセル領域Rmemo双方において、素子
分離がLOCOS膜ではなくトレンチ分離によって構成
されているので、半導体装置全体の高密度化を図ること
ができる。
Since the upper surface of the substrate is flattened in the step immediately before the formation of the trench isolation (the step shown in FIG. 2E), a single trench isolation formation step is performed as in the first embodiment. In a simple process, the memory cell area Rmemo
And the trench isolation in both the peripheral circuit region Rperi can be finely formed. Then, the peripheral circuit region Rper
In both the i and the memory cell region Rmemo, the element isolation is constituted by the trench isolation instead of the LOCOS film, so that the density of the entire semiconductor device can be increased.

【0117】さらに、浮遊ゲート電極112を形成する
直前の工程(図5b参照)において、メモリーセル領域
Rmemoと周辺回路領域Rperiとの間に高低差がほとんど
なくほぼ平坦であるため、その後のフォトリソグラフィ
ー工程を円滑に行うことができ、金属配線パターンの形
成も容易に行うことができる。
Further, in the step immediately before the formation of the floating gate electrode 112 (see FIG. 5B), there is almost no level difference between the memory cell region Rmemo and the peripheral circuit region Rperi, and the surface is almost flat. The process can be performed smoothly, and a metal wiring pattern can be easily formed.

【0118】よって、本実施形態の製造方法によって
も、上記第1,第2の実施形態と同様に、実用的な製造
コストで、フラッシュメモリーとDRAM・ロジックな
どの異種デバイスを1チップ化することが可能となるの
である。
Therefore, according to the manufacturing method of the present embodiment, similarly to the first and second embodiments, it is possible to integrate a heterogeneous device such as a flash memory and a DRAM / logic into one chip at a practical manufacturing cost. It becomes possible.

【0119】(第4の実施形態)次に、第4の実施形態
について、図6,図7a〜7g及び図8a〜7dを参照
しながら説明する。ただし、いずれも図9に示す9A−
9A線における断面図である。すなわち、メモリーセル
領域Rmemoと周辺回路領域Rperiとにおいて、ゲート長
方向に平行な断面とゲート長方向に直交する断面とにお
けるメモリーセル及びMOSFETの断面図を示してい
る。
(Fourth Embodiment) Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 6, 7a to 7g and 8a to 7d. However, in each case, 9A-
It is sectional drawing in 9A line. That is, a cross-sectional view of the memory cell and the MOSFET in a cross section parallel to the gate length direction and a cross section orthogonal to the gate length direction in the memory cell region Rmemo and the peripheral circuit region Rperi are shown.

【0120】図6は第4,第5の実施形態における半導
体装置の断面図である。同図において、10は半導体基
板、111はメモリーセル領域Rmemoの制御ゲート電
極、112は浮遊ゲート電極、113は周辺回路領域R
periのゲート電極、102は素子分離を構成する埋め込
み絶縁膜、121は層間絶縁膜、122は接続孔、12
3は金属配線をそれぞれ示す。上記第1〜第3の実施形
態に係る半導体装置の構造に対するこの半導体装置の特
徴は、メモリーセル領域Rmemoの制御ゲート電極111
と周辺回路領域Rperiのゲート電極113とが、いずれ
も2層の多結晶シリコン膜で構成されている点である。
FIG. 6 is a sectional view of a semiconductor device according to the fourth and fifth embodiments. In the figure, 10 is a semiconductor substrate, 111 is a control gate electrode of a memory cell region Rmemo, 112 is a floating gate electrode, and 113 is a peripheral circuit region Rmemo.
a gate electrode of peri, 102, a buried insulating film constituting element isolation, 121, an interlayer insulating film, 122, a connection hole, 12
Reference numeral 3 denotes a metal wiring. The feature of this semiconductor device with respect to the structure of the semiconductor device according to the first to third embodiments is that the control gate electrode 111 of the memory cell region Rmemo is provided.
And the gate electrode 113 in the peripheral circuit region Rperi are both formed of a two-layer polycrystalline silicon film.

【0121】図7a〜7g及び図8a〜8dは、本実施
形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
FIGS. 7A to 7G and FIGS. 8A to 8D are cross-sectional views showing the steps of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment.

【0122】まず、図7aに示す工程で、半導体基板1
0を酸化して厚みが約10nmのパッド酸化膜21を形
成し、その上に厚みが約150nmのシリコン窒化膜2
2を堆積する。その後、メモリーセル領域Rmemoを開口
したレジスト膜51を形成し、このレジスト膜51をマ
スクとするエッチングにより、メモリーセル領域Rmemo
のシリコン窒化膜22を除去する。
First, in the step shown in FIG.
0 is oxidized to form a pad oxide film 21 having a thickness of about 10 nm, and a silicon nitride film 2 having a thickness of about 150 nm is formed thereon.
2 is deposited. Thereafter, a resist film 51 having an opening in the memory cell region Rmemo is formed, and etching is performed using the resist film 51 as a mask.
Of the silicon nitride film 22 is removed.

【0123】次に、図7bに示す工程で、レジスト膜5
1を除去した後基板の全面を酸化して、メモリーセル領
域Rmemoにおける表面が露出しているパッド酸化膜21
をさらに厚くして、フィールド酸化膜103を形成す
る。
Next, in the step shown in FIG.
1 is removed, the entire surface of the substrate is oxidized, and the pad oxide film 21 with the surface exposed in the memory cell region Rmemo is exposed.
Is further thickened to form a field oxide film 103.

【0124】次に、図7cに示す工程で、半導体基板1
0上のシリコン窒化膜22,パッド酸化膜21及びフィ
ールド酸化膜103を全て除去する。
Next, in the step shown in FIG.
The silicon nitride film 22, the pad oxide film 21, and the field oxide film 103 on the zero are all removed.

【0125】次に、図7dに示す工程で、半導体基板1
0の全面を酸化して、厚みが約10nmのトンネル酸化
膜31を形成し、さらに第1の導体膜である厚みが約1
00nmの多結晶シリコン膜32を堆積する。
Next, in the step shown in FIG.
0 is oxidized to form a tunnel oxide film 31 having a thickness of about 10 nm, and a first conductive film having a thickness of about 1 nm.
A polycrystalline silicon film 32 of 00 nm is deposited.

【0126】次に、図7eに示す工程で、トンネル酸化
膜31をストッパーにしたCMPを行って周辺回路領域
Rperiの多結晶シリコン膜32を除去し基板全体を平坦
化する。このとき、メモリーセル領域Rmemoにおいては
多結晶シリコン膜32が露出しており、周辺回路領域R
periにおいてはトンネル酸化膜31が露出している。そ
の後、選択的エッチングにより、周辺回路領域Rperiに
おいて露出しているトンネル酸化膜31のみを除去す
る。
Next, in the step shown in FIG. 7E, the polycrystalline silicon film 32 in the peripheral circuit region Rperi is removed by performing CMP using the tunnel oxide film 31 as a stopper, and the entire substrate is flattened. At this time, the polysilicon film 32 is exposed in the memory cell region Rmemo, and the peripheral circuit region Rmemo is exposed.
In peri, the tunnel oxide film 31 is exposed. Thereafter, only the tunnel oxide film 31 exposed in the peripheral circuit region Rperi is removed by selective etching.

【0127】次に、図7fに示す工程で、基板の全面上
に厚みが約10nmのゲート酸化膜33と、第2の導体
膜としての厚みが約150nmの多結晶シリコン膜34
とを形成する。
Next, in a step shown in FIG. 7F, a gate oxide film 33 having a thickness of about 10 nm and a polycrystalline silicon film 34 having a thickness of about 150 nm as a second conductor film are formed on the entire surface of the substrate.
And are formed.

【0128】次に、図7gに示す工程で、素子分離を形
成しようとする領域を開口したレジスト膜52を形成す
る。そして、このレジスト膜52をマスクとするエッチ
ングにより、多結晶シリコン膜34,ゲート酸化膜3
3,多結晶シリコン膜32,トンネル酸化膜31及び基
板10を順次エッチングして素子分離用の溝101を形
成する。
Next, in a step shown in FIG. 7G, a resist film 52 having an opening in a region where element isolation is to be formed is formed. Then, the polysilicon film 34 and the gate oxide film 3 are etched by using the resist film 52 as a mask.
3. The polycrystalline silicon film 32, the tunnel oxide film 31 and the substrate 10 are sequentially etched to form a trench 101 for element isolation.

【0129】次に、図8aに示す工程で、CVD法によ
るシリコン酸化膜の堆積及び多結晶シリコン膜34をス
トッパーにしたCMPによる平坦化を行い、素子分離用
の溝101への埋め込み絶縁膜102を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 8A, a silicon oxide film is deposited by the CVD method and planarization is performed by CMP using the polycrystalline silicon film 34 as a stopper, and the buried insulating film 102 in the trench 101 for element isolation is formed. To form

【0130】次に、図8bに示す工程で、基板の全面上
に第3の導体膜として厚みが約50nmの多結晶シリコ
ン膜36と、導体保護膜としての厚みが約150nmの
シリコン酸化膜35とを形成する。
Next, in the step shown in FIG. 8B, a polycrystalline silicon film 36 having a thickness of about 50 nm as a third conductor film and a silicon oxide film 35 having a thickness of about 150 nm as a conductor protection film are formed on the entire surface of the substrate. And are formed.

【0131】次に、図8cに示す工程で、メモリーセル
領域memoの制御ゲート電極を形成しようとする領域と周
辺回路領域Rperiのゲート電極を形成しようとする領域
とを覆うレジスト膜53を形成し、このレジスト膜53
をマスクとするエッチングにより、シリコン酸化膜3
5,多結晶シリコン膜36及び多結晶シリコン膜34を
選択的に除去して、メモリーセル領域Rmemoの制御ゲー
ト電極111と周辺回路領域Rperiのゲート電極113
とを形成する。
Next, in the step shown in FIG. 8C, a resist film 53 is formed to cover the region where the control gate electrode is to be formed in the memory cell region memo and the region where the gate electrode is to be formed in the peripheral circuit region Rperi. , This resist film 53
Silicon oxide film 3 by etching using
5, the polycrystalline silicon film 36 and the polycrystalline silicon film 34 are selectively removed, and the control gate electrode 111 in the memory cell region Rmemo and the gate electrode 113 in the peripheral circuit region Rperi are removed.
And are formed.

【0132】次に、図8dに示す工程で、レジスト膜5
3を除去した後、メモリーセル領域Rmemoを開口し周辺
回路領域Rperiを覆うレジスト膜51を形成し、このレ
ジスト膜51,制御ゲート電極111及びシリコン酸化
膜35をマスクとするエッチングにより、メモリーセル
領域Rmemo内のゲート酸化膜33及び多結晶シリコン膜
32を選択的に除去して、メモリーセル領域Rmemoに浮
遊ゲート電極112を形成する。
Next, in the step shown in FIG.
3 is removed, a resist film 51 is formed to open the memory cell region Rmemo and cover the peripheral circuit region Rperi, and the resist film 51, the control gate electrode 111 and the silicon oxide film 35 are used as a mask to perform etching. The gate oxide film 33 and the polycrystalline silicon film 32 in Rmemo are selectively removed to form a floating gate electrode 112 in the memory cell region Rmemo.

【0133】その後の工程の図示は省略するが、レジス
ト膜51を除去した後、層間絶縁膜の形成,コンタクト
ホールの形成、配線層の形成等を行って、メモリーセル
領域Rmemoには、不揮発性メモリーセルを形成し、周辺
回路領域Rperiには、メモリーセルの駆動用回路に配置
される電界効果型トランジスタや、ロジック回路に配置
される電界効果型トランジスタを形成する。
Although illustration of subsequent steps is omitted, after removing the resist film 51, formation of an interlayer insulating film, formation of a contact hole, formation of a wiring layer, and the like are performed. A memory cell is formed, and in the peripheral circuit region Rperi, a field effect transistor disposed in a memory cell driving circuit and a field effect transistor disposed in a logic circuit are formed.

【0134】本実施形態によれば、メモリーセル領域R
memoにおいて、ゲート長方向に直交する断面内において
素子分離を構成する埋め込み絶縁膜102が浮遊ゲート
電極112に対して、浮遊ゲート電極112は制御ゲー
ト電極111に対して、それぞれ自己整合的に形成され
ているので、上記第1〜第3の実施形態と同様に、メモ
リーセル領域Rmemoをより高密度化することができる。
According to the present embodiment, the memory cell region R
In the memo, the buried insulating film 102 forming element isolation is formed in self-alignment with the floating gate electrode 112 and the floating gate electrode 112 is formed with the control gate electrode 111 in a cross section orthogonal to the gate length direction. Therefore, as in the first to third embodiments, the density of the memory cell region Rmemo can be further increased.

【0135】また、トレンチ分離を形成する直前の工程
(図7fに示す工程)で、基板の上面が平坦化されてい
るので、上記第1〜第3の実施形態と同様に、1回のト
レンチ分離形成工程で、簡便な工程でメモリーセル領域
Rmemo及び周辺回路領域Rperiの両方のトレンチ分離を
微細に形成することができる。そして、周辺回路領域R
peri及びメモリーセル領域Rmemo双方において、素子分
離がLOCOS膜ではなくトレンチ分離によって構成さ
れているので、半導体装置全体の高密度化を図ることが
できる。
Since the upper surface of the substrate is flattened in the step immediately before the formation of the trench isolation (the step shown in FIG. 7F), as in the first to third embodiments, one trench is formed. In the isolation forming process, the trench isolation of both the memory cell region Rmemo and the peripheral circuit region Rperi can be formed finely by a simple process. Then, the peripheral circuit region R
In both the peri and the memory cell region Rmemo, the element isolation is constituted not by the LOCOS film but by the trench isolation, so that the overall density of the semiconductor device can be increased.

【0136】さらに、制御ゲート電極111及びゲート
電極113を形成する直前の工程(図8b参照)におい
て、メモリーセル領域Rmemoと周辺回路領域Rperiとの
間に高低差がほとんどなくほぼ平坦であるため、メモリ
ーセル領域Rmemoの制御ゲート電極111と周辺回路領
域Rperiのゲート電極113との上面位置が同じとなる
ので、その後の金属配線パターンの形成を容易に行うこ
とができる。
Further, in the step immediately before the formation of the control gate electrode 111 and the gate electrode 113 (see FIG. 8B), there is almost no level difference between the memory cell region Rmemo and the peripheral circuit region Rperi. Since the upper surface positions of the control gate electrode 111 in the memory cell region Rmemo and the gate electrode 113 in the peripheral circuit region Rperi are the same, subsequent formation of a metal wiring pattern can be easily performed.

【0137】よって、本実施形態の製造方法によって
も、上記第1の実施形態と同様に、実用的な製造コスト
で、フラッシュメモリーとDRAM・ロジックなどの異
種デバイスを1チップ化することが可能となるのであ
る。
Therefore, according to the manufacturing method of the present embodiment, it is possible to integrate a heterogeneous device such as a flash memory and a DRAM / logic into one chip at a practical manufacturing cost, as in the first embodiment. It becomes.

【0138】特に、本実施形態の半導体装置の製造方法
によれば、周辺回路領域Rperiのゲート電極113が2
層の多結晶シリコン膜で形成されかつ素子分離がゲート
電極113の下層膜34に自己整合的に形成されている
(図8dの右端部分参照)ために、通常トレンチ分離で
問題となるトレンチ側面からの電界集中による特性変動
を抑制することができる。
In particular, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present embodiment, the gate electrode 113 of the peripheral circuit region Rperi has two gate electrodes.
Since the device isolation layer is formed of a polycrystalline silicon film and the element isolation is formed in a self-aligned manner in the lower layer film of the gate electrode 113 (refer to the right end portion of FIG. 8D), the trench isolation side usually causes a problem from the side of the trench. Characteristic fluctuation due to the electric field concentration of the semiconductor device can be suppressed.

【0139】(第5の実施形態)次に、第5の実施形態
について、図10a〜10dを参照しながら説明する。
図10a〜10dは、第5の実施形態に係る半導体装置
の製造工程を示す断面図である。ただし、いずれも図9
に示す9A−9A線における断面図である。すなわち、
メモリーセル領域Rmemoと周辺回路領域Rperiとにおい
て、ゲート長方向に平行な断面とゲート長方向に直交す
る断面とにおけるメモリーセル及びMOSFETの断面
図を示している。
(Fifth Embodiment) Next, a fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 10A to 10D.
10A to 10D are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the semiconductor device according to the fifth embodiment. However, in both cases, FIG.
FIG. 9 is a sectional view taken along line 9A-9A shown in FIG. That is,
In the memory cell region Rmemo and the peripheral circuit region Rperi, cross-sectional views of a memory cell and a MOSFET in a cross section parallel to the gate length direction and a cross section orthogonal to the gate length direction are shown.

【0140】本実施形態においても、上記第4の実施形
態で説明した図7a〜7gに示す工程と同じ処理を行
う。これらの処理については説明を省略する。
Also in this embodiment, the same processing as the steps shown in FIGS. 7A to 7G described in the fourth embodiment is performed. The description of these processes is omitted.

【0141】次に、図10aに示す工程で、CVD法に
よるシリコン酸化膜の堆積及び多結晶シリコン膜34を
ストッパーにしたCMPによる平坦化を行い、素子分離
用の溝101への埋め込み絶縁膜102を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 10A, a silicon oxide film is deposited by the CVD method and planarization is performed by CMP using the polycrystalline silicon film 34 as a stopper, and the buried insulating film 102 in the trench 101 for element isolation is formed. To form

【0142】次に、図10bに示す工程で、基板の全面
上に第3の導体膜として厚みが約50nmの多結晶シリ
コン膜36を形成する。
Next, in a step shown in FIG. 10B, a polycrystalline silicon film 36 having a thickness of about 50 nm is formed as a third conductive film on the entire surface of the substrate.

【0143】次に、図10cに示す工程で、メモリーセ
ル領域memo全体と周辺回路領域Rperiのゲート電極を形
成しようとする領域とを覆うレジスト膜54を形成し、
このレジスト膜54をマスクとするエッチングにより、
多結晶シリコン膜36及び多結晶シリコン膜34を選択
的に除去して、周辺回路領域Rperiにゲート電極113
とを形成する。
Next, in the step shown in FIG. 10C, a resist film 54 is formed to cover the entire memory cell region memo and the region where the gate electrode of the peripheral circuit region Rperi is to be formed.
By etching using the resist film 54 as a mask,
The polysilicon film 36 and the polysilicon film 34 are selectively removed, and the gate electrode 113 is formed in the peripheral circuit region Rperi.
And are formed.

【0144】次に、図10dに示す工程で、レジスト膜
54を除去した後、メモリーセル領域Rmemoの制御ゲー
ト電極を形成しようとする領域と周辺回路領域Rperi全
体とを覆うレジスト膜55を形成し、このレジスト膜5
5をマスクとするエッチングにより、メモリーセル領域
Rmemo内の多結晶シリコン膜36及び34,ゲート酸化
膜33及び多結晶シリコン膜32を選択的に除去して、
メモリーセル領域Rmemoに制御ゲート電極111及び浮
遊ゲート電極112を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 10D, after removing the resist film 54, a resist film 55 is formed to cover the region where the control gate electrode is to be formed in the memory cell region Rmemo and the entire peripheral circuit region Rperi. , This resist film 5
5, the polycrystalline silicon films 36 and 34, the gate oxide film 33 and the polycrystalline silicon film 32 in the memory cell region Rmemo are selectively removed by etching.
A control gate electrode 111 and a floating gate electrode 112 are formed in the memory cell region Rmemo.

【0145】その後の工程の図示は省略するが、レジス
ト膜55を除去した後、層間絶縁膜の形成,コンタクト
ホールの形成、配線層の形成等を行って、メモリーセル
領域Rmemoには、不揮発性メモリーセルを形成し、周辺
回路領域Rperiには、メモリーセルの駆動用回路に配置
される電界効果型トランジスタや、ロジック回路に配置
される電界効果型トランジスタを形成する。
Although illustration of the subsequent steps is omitted, after the resist film 55 is removed, formation of an interlayer insulating film, formation of a contact hole, formation of a wiring layer, and the like are performed. A memory cell is formed, and in the peripheral circuit region Rperi, a field effect transistor disposed in a memory cell driving circuit and a field effect transistor disposed in a logic circuit are formed.

【0146】本実施形態によれば、メモリーセル領域R
memoにおいて、ゲート長方向に直交する断面内において
素子分離を構成する埋め込み絶縁膜102が浮遊ゲート
電極112に対して、浮遊ゲート電極112は制御ゲー
ト電極111に対して、それぞれ自己整合的に形成され
ているので、上記第1〜第3の実施形態と同様に、メモ
リーセル領域Rmemoをより高密度化することができる。
According to the present embodiment, the memory cell region R
In the memo, the buried insulating film 102 forming element isolation is formed in self-alignment with the floating gate electrode 112 and the floating gate electrode 112 is formed with the control gate electrode 111 in a cross section orthogonal to the gate length direction. Therefore, as in the first to third embodiments, the density of the memory cell region Rmemo can be further increased.

【0147】また、トレンチ分離を形成する直前の工程
(図7fに示す工程)で、基板の上面が平坦化されてい
るので、上記第1〜第3の実施形態と同様に、1回のト
レンチ分離形成工程で、簡便な工程でメモリーセル領域
Rmemo及び周辺回路領域Rperiの両方のトレンチ分離を
微細に形成することができる。そして、周辺回路領域R
peri及びメモリーセル領域Rmemo双方において、素子分
離がLOCOS膜ではなくトレンチ分離によって構成さ
れているので、半導体装置全体の高密度化を図ることが
できる。
Since the upper surface of the substrate is flattened in the step immediately before the formation of the trench isolation (step shown in FIG. 7F), one trench is formed as in the first to third embodiments. In the isolation forming process, the trench isolation of both the memory cell region Rmemo and the peripheral circuit region Rperi can be formed finely by a simple process. Then, the peripheral circuit region R
In both the peri and the memory cell region Rmemo, the element isolation is constituted not by the LOCOS film but by the trench isolation, so that the overall density of the semiconductor device can be increased.

【0148】さらに、上記第4の実施形態と同様に、制
御ゲート電極111及びゲート電極113を形成する直
前の工程(図10b参照)において、メモリーセル領域
Rmemoと周辺回路領域Rperiとの間に高低差がほとんど
なくほぼ平坦であるため、メモリーセル領域Rmemoの制
御ゲート電極111と周辺回路領域Rperiのゲート電極
113との上面位置が同じとなるので、その後の金属配
線パターンの形成を容易に行うことができる。
Further, similarly to the fourth embodiment, in the step immediately before forming the control gate electrode 111 and the gate electrode 113 (see FIG. 10B), the height between the memory cell region Rmemo and the peripheral circuit region Rperi is increased. Since there is almost no difference and the surface is almost flat, the upper surface position of the control gate electrode 111 in the memory cell region Rmemo and the upper surface position of the gate electrode 113 in the peripheral circuit region Rperi are the same. Can be.

【0149】よって、本実施形態の製造方法によって
も、上記第4の実施形態と同様に、実用的な製造コスト
で、フラッシュメモリーとDRAM・ロジックなどの異
種デバイスを1チップ化することが可能となるのであ
る。
Therefore, according to the manufacturing method of the present embodiment, it is possible to integrate a heterogeneous device such as a flash memory and a DRAM / logic into one chip at a practical manufacturing cost, similarly to the fourth embodiment. It becomes.

【0150】また、上記第4の実施形態と同様に、周辺
回路領域Rperiのゲート電極113が2層の多結晶シリ
コン膜で形成されかつ素子分離がゲート電極113の下
層膜34に自己整合的に形成されている(図10dの右
端部分参照)ために、通常トレンチ分離で問題となるト
レンチ側面からの電界集中による特性変動を抑制するこ
とができる。
As in the fourth embodiment, the gate electrode 113 in the peripheral circuit region Rperi is formed of a two-layer polycrystalline silicon film, and element isolation is performed in a self-aligned manner with the lower film 34 of the gate electrode 113. Since it is formed (see the right end portion in FIG. 10D), it is possible to suppress characteristic fluctuation due to electric field concentration from the side surface of the trench, which is usually a problem in trench isolation.

【0151】特に、本実施形態の製造工程では、第4の
実施形態に比べて、多結晶シリコン膜36の上にシリコ
ン酸化膜等の導体保護膜を設ける必要がなく、その分だ
け工程を簡略化できる。
In particular, in the manufacturing process of the present embodiment, it is not necessary to provide a conductor protection film such as a silicon oxide film on the polycrystalline silicon film 36 as compared with the fourth embodiment, and the process is simplified accordingly. Can be

【0152】尚、本実施形態では、周辺回路領域Rperi
のゲート電極113を先に形成してからメモリーセル領
域Rmemoの制御ゲート電極111及び浮遊ゲート電極1
12を形成したが、先にメモリーセル領域Rmemoの制御
ゲート電極111及び浮遊ゲート電極112を形成して
から周辺回路領域Rperiのゲート電極113を形成して
もよい。
In this embodiment, the peripheral circuit area Rperi
Of the control gate electrode 111 and the floating gate electrode 1 in the memory cell region Rmemo.
12, the control gate electrode 111 and the floating gate electrode 112 in the memory cell region Rmemo may be formed first, and then the gate electrode 113 in the peripheral circuit region Rperi may be formed.

【0153】(第6の実施形態)次に、第6の実施形態
に係る半導体装置の製造方法について、図11a〜11
fを参照しながら説明する。図11a〜11fは第6の
実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図であ
る。ただし、いずれも図9に示す9A−9A線における
断面図である。すなわち、メモリーセル領域Rmemoと周
辺回路領域Rperiとにおいて、ゲート長方向に平行な断
面とゲート長方向に直交する断面とにおけるメモリーセ
ル及びMOSFETの断面図を示している。
(Sixth Embodiment) Next, a method of manufacturing a semiconductor device according to a sixth embodiment will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to f. 11A to 11F are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the semiconductor device according to the sixth embodiment. However, each is a sectional view taken along line 9A-9A shown in FIG. That is, a cross-sectional view of the memory cell and the MOSFET in a cross section parallel to the gate length direction and a cross section orthogonal to the gate length direction in the memory cell region Rmemo and the peripheral circuit region Rperi are shown.

【0154】本実施形態においても、まず、上記第4の
実施形態で説明した図7a〜7gに示す工程と同じ処理
を行う。これらの処理については説明を省略する。
In this embodiment, first, the same processing as the steps shown in FIGS. 7A to 7G described in the fourth embodiment is performed. The description of these processes is omitted.

【0155】次に、図11aに示す工程で、CVD法に
よるシリコン酸化膜の堆積及び多結晶シリコン膜34を
ストッパーにしたCMPによる平坦化を行い、素子分離
用の溝101への埋め込み絶縁膜102を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 11A, a silicon oxide film is deposited by the CVD method and planarization is performed by CMP using the polycrystalline silicon film 34 as a stopper, and the buried insulating film 102 is embedded in the trench 101 for element isolation. To form

【0156】次に、図11bに示す工程で、メモリーセ
ル領域Rmemoを開口したレジスト膜51を形成し、この
レジスト膜51をマスクとするエッチングにより、メモ
リーセル領域Rmemoの多結晶シリコン膜34および第1
のゲート酸化膜33を選択的に除去する。
Next, in a step shown in FIG. 11B, a resist film 51 having an opening in the memory cell region Rmemo is formed, and the polycrystalline silicon film 34 in the memory cell region Rmemo and the resist film 51 are etched by using the resist film 51 as a mask. 1
Of the gate oxide film 33 is selectively removed.

【0157】次に、図11cに示す工程で、周辺回路領
域Rperi全体とメモリーセル領域Rmemoの浮遊ゲート電
極を形成しようとする領域とを覆うレジスト膜56を形
成し、このレジスト膜56をマスクとするエッチングに
より、メモリーセル領域Rmemo内の多結晶シリコン膜3
2を選択的に除去してメモリーセル領域Rmemoの浮遊ゲ
ート電極112を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 11C, a resist film 56 is formed to cover the entire peripheral circuit region Rperi and the region where the floating gate electrode is to be formed in the memory cell region Rmemo, and this resist film 56 is used as a mask. Etching, the polycrystalline silicon film 3 in the memory cell region Rmemo
2 is selectively removed to form the floating gate electrode 112 in the memory cell region Rmemo.

【0158】次に、図11dに示す工程で、レジスト膜
56を除去した後、基板の全面上に厚みが約10nmの
第2のゲート酸化膜37を形成する。さらに、基板の上
に、周辺回路領域Rperiを開口したレジスト膜57を形
成し、このレジスト膜57をマスクとするエッチングに
より、周辺回路領域Rperiの第2のゲート酸化膜37を
除去する。
Next, in a step shown in FIG. 11D, after removing the resist film 56, a second gate oxide film 37 having a thickness of about 10 nm is formed on the entire surface of the substrate. Further, a resist film 57 having an opening in the peripheral circuit region Rperi is formed on the substrate, and the second gate oxide film 37 in the peripheral circuit region Rperi is removed by etching using the resist film 57 as a mask.

【0159】次に、図11eに示す工程で、レジスト膜
57を除去した後、基板の全面上に第3の導体膜として
厚みが約50nmの多結晶シリコン膜36を堆積する。
Next, in a step shown in FIG. 11E, after removing the resist film 57, a polycrystalline silicon film 36 having a thickness of about 50 nm is deposited as a third conductive film on the entire surface of the substrate.

【0160】次に、図11fに示す工程で、メモリーセ
ル領域Rmemoの制御ゲート電極を形成しようとする領域
と周辺回路領域Rperiのゲート電極を形成しようとする
領域とを覆うレジスト膜53を形成し、このレジスト膜
53をマスクとするエッチングにより、多結晶シリコン
膜36及び多結晶シリコン膜34を選択的に除去してメ
モリーセル領域Rmemoの制御ゲート電極111と周辺回
路領域Rperiのゲート電極113とを形成する。
Next, in a step shown in FIG. 11F, a resist film 53 is formed to cover a region where a control gate electrode is to be formed in the memory cell region Rmemo and a region where a gate electrode is to be formed in the peripheral circuit region Rperi. The polysilicon film 36 and the polysilicon film 34 are selectively removed by etching using the resist film 53 as a mask, so that the control gate electrode 111 in the memory cell region Rmemo and the gate electrode 113 in the peripheral circuit region Rperi are separated. Form.

【0161】その後の工程の図示は省略するが、レジス
ト膜53を除去した後、層間絶縁膜の形成,コンタクト
ホールの形成、配線層の形成等を行って、メモリーセル
領域Rmemoには、不揮発性メモリーセルを形成し、周辺
回路領域Rperiには、メモリーセルの駆動用回路に配置
される電界効果型トランジスタや、ロジック回路に配置
される電界効果型トランジスタを形成する。
Although illustration of the subsequent steps is omitted, after removing the resist film 53, formation of an interlayer insulating film, formation of a contact hole, formation of a wiring layer, and the like are performed. A memory cell is formed, and in the peripheral circuit region Rperi, a field effect transistor disposed in a memory cell driving circuit and a field effect transistor disposed in a logic circuit are formed.

【0162】このように本実施形態によれば、第4,第
5の実施形態のようなスタックゲート型のメモリーセル
に比べてより優れたデータ保持特性を有するスプリット
ゲート型のメモリーセルに対しても、第4,第5の実施
形態と同様の効果を発揮することができる。
As described above, according to the present embodiment, a split gate memory cell having more excellent data retention characteristics than the stack gate memory cell as in the fourth and fifth embodiments is used. Also, the same effects as in the fourth and fifth embodiments can be exhibited.

【0163】すなわち、メモリーセル領域Rmemoにおい
て、ゲート長方向に直交する断面内において素子分離を
構成する埋め込み絶縁膜102が浮遊ゲート電極112
に対して、浮遊ゲート電極112は制御ゲート電極11
1に対して、それぞれ自己整合的に形成されているの
で、メモリーセル領域Rmemoをより高密度化することが
できる。
That is, in the memory cell region Rmemo, the buried insulating film 102 constituting the element isolation in the cross section orthogonal to the gate length direction has the floating gate electrode 112
On the other hand, the floating gate electrode 112 is
1 is formed in a self-aligned manner, so that the density of the memory cell region Rmemo can be further increased.

【0164】また、トレンチ分離を形成する直前の工程
(図7fに示す工程)で、基板の上面が平坦化されてい
るので、1回のトレンチ分離形成工程で、簡便な工程で
メモリーセル領域Rmemo及び周辺回路領域Rperiの両方
のトレンチ分離を微細に形成することができる。そし
て、周辺回路領域Rperi及びメモリーセル領域Rmemo双
方において、素子分離がLOCOS膜ではなくトレンチ
分離によって構成されているので、半導体装置全体の高
密度化を図ることができる。
Since the upper surface of the substrate is flattened in the step immediately before the formation of the trench isolation (the step shown in FIG. 7F), the memory cell region Rmemo can be formed in a simple step by a single trench isolation formation step. And the trench isolation in both the peripheral circuit region Rperi can be finely formed. Further, in both the peripheral circuit region Rperi and the memory cell region Rmemo, the element isolation is constituted by the trench isolation instead of the LOCOS film, so that the density of the entire semiconductor device can be increased.

【0165】さらに、制御ゲート電極111及びゲート
電極113を形成する前の工程(図11a参照)におい
て、メモリーセル領域Rmemoと周辺回路領域Rperiとの
間に高低差がほとんどなくほぼ平坦であるため、メモリ
ーセル領域Rmemoの制御ゲート電極111と周辺回路領
域Rperiのゲート電極113との上面位置が同じとなる
ので、その後の金属配線パターンの形成を容易に行うこ
とができる。
Further, in the step before the formation of the control gate electrode 111 and the gate electrode 113 (see FIG. 11A), there is almost no level difference between the memory cell region Rmemo and the peripheral circuit region Rperi. Since the upper surface positions of the control gate electrode 111 in the memory cell region Rmemo and the gate electrode 113 in the peripheral circuit region Rperi are the same, subsequent formation of a metal wiring pattern can be easily performed.

【0166】よって、本実施形態の製造方法によって
も、上記第4,第5の実施形態と同様に、実用的な製造
コストで、フラッシュメモリーとDRAM・ロジックな
どの異種デバイスを1チップ化することが可能となるの
である。
Therefore, according to the manufacturing method of this embodiment, as in the fourth and fifth embodiments, it is possible to integrate different types of devices such as flash memory and DRAM / logic into one chip at a practical manufacturing cost. It becomes possible.

【0167】また、上記第4,第5の実施形態と同様
に、周辺回路領域Rperiのゲート電極113が2層の多
結晶シリコン膜で形成されかつ素子分離がゲート電極1
13の下層膜34に自己整合的に形成されている(図1
1fの右端部分参照)ために、通常トレンチ分離で問題
となるトレンチ側面からの電界集中による特性変動を抑
制することができる。
As in the fourth and fifth embodiments, the gate electrode 113 in the peripheral circuit region Rperi is formed of a two-layer polycrystalline silicon film, and the element isolation is performed by the gate electrode 1.
13 is formed on the lower film 34 in a self-aligned manner (FIG. 1).
1f), characteristic fluctuation due to electric field concentration from the side surface of the trench, which is usually a problem in trench isolation, can be suppressed.

【0168】(第7の実施形態)次に、第7の実施形態
に係る半導体装置の製造方法について、図12a〜12
cを参照しながら説明する。図12a〜12cは第7の
実施形態に係る半導体装置の製造工程のうち平坦化工程
までを示す断面図である。
(Seventh Embodiment) Next, a method of manufacturing a semiconductor device according to a seventh embodiment will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to c. 12A to 12C are cross-sectional views showing up to the planarization step in the manufacturing steps of the semiconductor device according to the seventh embodiment.

【0169】まず、図12aに示す工程で、半導体基板
10上に、メモリーセル領域Rmemoを開口し周辺回路領
域Rperiを覆うレジスト膜51を形成し、このレジスト
膜51をマスクとするエッチングにより、メモリーセル
領域Rmemoの半導体基板10を深さ100nm分だけ除
去する。
First, in the step shown in FIG. 12A, a resist film 51 is formed on the semiconductor substrate 10 so as to open the memory cell region Rmemo and cover the peripheral circuit region Rperi, and the memory is etched by using the resist film 51 as a mask. The semiconductor substrate 10 in the cell region Rmemo is removed by a depth of 100 nm.

【0170】次に、図12bに示す工程で、レジスト膜
51を除去した後、基板の全面を酸化して厚みが約10
nmのトンネル酸化膜31を形成し、さらにトンネル酸
化膜31の上に第1の導体膜として厚みが100nmの
多結晶シリコン膜32を形成する。そして、多結晶シリ
コン酸化膜32の上に、メモリーセル領域Rmemoを覆い
かつ周辺回路領域Rperiを開口したレジスト膜57を形
成する。
Next, in the step shown in FIG. 12B, after removing the resist film 51, the entire surface of the substrate is oxidized to a thickness of about 10
A tunnel oxide film 31 having a thickness of 100 nm is formed, and a polycrystalline silicon film 32 having a thickness of 100 nm is formed on the tunnel oxide film 31 as a first conductor film. Then, a resist film 57 covering the memory cell region Rmemo and opening the peripheral circuit region Rperi is formed on the polycrystalline silicon oxide film 32.

【0171】次に、図12cに示す工程で、このレジス
ト膜57をマスクとするエッチングにより、周辺回路領
域の多結晶シリコン膜32及びトンネル酸化膜31を除
去する。
Next, in the step shown in FIG. 12C, the polysilicon film 32 and the tunnel oxide film 31 in the peripheral circuit region are removed by etching using the resist film 57 as a mask.

【0172】その後の工程の図示は省略するが、レジス
ト膜57を除去してから、上記第1〜第6の実施形態と
同様の処理を行うことにより、メモリーセル領域Rmemo
には浮遊ゲート電極及び制御ゲート電極を有するメモリ
ーセルを、周辺回路領域Rperiにはゲート電極を有する
電界効果型トランジスタを形成することができる。例え
ば第1の実施形態における図2f,図3a〜3eに示す
工程や、第4の実施形態における図7f,7g及び図8
a〜8dに示す工程と同様の処理を行う。
Although illustration of subsequent steps is omitted, after the resist film 57 is removed, the same processing as in the first to sixth embodiments is performed to thereby obtain the memory cell region Rmemo.
A memory cell having a floating gate electrode and a control gate electrode, and a field effect transistor having a gate electrode in the peripheral circuit region Rperi. For example, the steps shown in FIGS. 2F and 3A to 3E in the first embodiment, and FIGS. 7F, 7G and 8 in the fourth embodiment.
The same processing as the steps a to 8d is performed.

【0173】本実施形態によれば、図12cに示す工程
で、メモリーセル領域Rmemoにおいて浮遊ゲート電極を
構成する多結晶シリコン膜32が形成されており、メモ
リーセル領域Rmemoにおける多結晶シリコン膜32の上
面と、周辺回路領域Rperiの半導体基板10の上面とが
ほぼ平坦化されている。したがって、上記第1〜第6の
実施形態に係る半導体装置の製造工程よりも簡便な工程
で、メモリーセル領域Rmemo及び周辺回路領域Rperi双
方における素子密度を向上させることができる。
According to the present embodiment, in the step shown in FIG. 12C, the polycrystalline silicon film 32 forming the floating gate electrode is formed in the memory cell region Rmemo, and the polycrystalline silicon film 32 in the memory cell region Rmemo is formed. The upper surface and the upper surface of the semiconductor substrate 10 in the peripheral circuit region Rperi are substantially flattened. Therefore, the element density in both the memory cell region Rmemo and the peripheral circuit region Rperi can be improved by a simpler process than the manufacturing process of the semiconductor device according to the first to sixth embodiments.

【0174】特に、本実施形態によれば、浮遊ゲート電
極及びトンネル酸化膜の分を見込んでメモリーセル領域
Rmemoの半導体基板面の高さを周辺回路領域Rperiの半
導体基板面の高さよりも低くする高低差形成工程を、通
常のLOCOS法を用いずにエッチング法により形成す
ることにより工程を簡略化することができる。また、メ
モリーセル領域Rmemoの第1の導体膜である多結晶シリ
コン膜32の上面と周辺回路領域Rperiの半導体基板面
との高さをほぼ同一とする平坦化工程をエッチングによ
り形成することにより、CMPでのディッシングによる
第1の導体膜の膜厚のばらつきを抑制できる。
In particular, according to the present embodiment, the height of the semiconductor substrate surface in the memory cell region Rmemo is made lower than the height of the semiconductor substrate surface in the peripheral circuit region Rperi in consideration of the floating gate electrode and the tunnel oxide film. By forming the height difference forming step by an etching method without using the normal LOCOS method, the step can be simplified. In addition, a planarization step for making the height of the upper surface of the polycrystalline silicon film 32, which is the first conductor film of the memory cell region Rmemo, and the surface of the semiconductor substrate of the peripheral circuit region Rperi substantially the same is performed by etching. Variations in the thickness of the first conductive film due to dishing by CMP can be suppressed.

【0175】(第8の実施形態)次に、第8の実施形態
に係る半導体装置の製造方法について、図13a〜13
eを参照しながら説明する。図13a〜13eは、第8
の実施形態に係る半導体装置の製造工程のうち平坦化工
程までを示す断面図である。
(Eighth Embodiment) Next, a method of manufacturing a semiconductor device according to an eighth embodiment will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to e. 13a to 13e show the eighth embodiment.
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a process of manufacturing the semiconductor device according to the embodiment up to the planarization process;

【0176】まず、図13aに示す工程で、半導体基板
10の全面を酸化して厚みが約100nmのシリコン酸
化膜25を形成し、その上に、メモリーセル領域Rmemo
を覆いかつ周辺回路領域Rperiを開口したレジスト膜5
7を形成した後、このレジスト膜57をマスクとするエ
ッチングにより、周辺回路領域Rperiのシリコン酸化膜
25を除去する。
First, in a step shown in FIG. 13A, the entire surface of the semiconductor substrate 10 is oxidized to form a silicon oxide film 25 having a thickness of about 100 nm, and a memory cell region Rmemo is formed thereon.
Film 5 covering the circuit and opening the peripheral circuit region Rperi
After forming 7, the silicon oxide film 25 in the peripheral circuit region Rperi is removed by etching using the resist film 57 as a mask.

【0177】次に、図13bに示す工程で、レジスト膜
57を除去した後、周辺回路領域Rperiの半導体基板1
0表面が露出した領域の上に、選択エピタキシャル成長
により厚みが約100nmの単結晶シリコン膜11を成
長させる。つまり、メモリーセル領域Rmemoのシリコン
酸化膜25の上面と周辺回路領域Rperiの単結晶シリコ
ン膜11の上面とがほぼ平坦になるようにする。
Next, in the step shown in FIG. 13B, after removing the resist film 57, the semiconductor substrate 1 in the peripheral circuit region Rperi is removed.
A single crystal silicon film 11 having a thickness of about 100 nm is grown by selective epitaxial growth on the region where the zero surface is exposed. That is, the upper surface of the silicon oxide film 25 in the memory cell region Rmemo and the upper surface of the single crystal silicon film 11 in the peripheral circuit region Rperi are made substantially flat.

【0178】次に、図13cに示す工程で、メモリーセ
ル領域Rmemo内のシリコン酸化膜25を除去した後、基
板の全面を酸化して厚みが約10nmのトンネル酸化膜
31を形成し、更にその上に第1の導体膜として厚みが
約100多結晶シリコン膜32を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 13C, after removing the silicon oxide film 25 in the memory cell region Rmemo, the entire surface of the substrate is oxidized to form a tunnel oxide film 31 having a thickness of about 10 nm. A polysilicon film 32 having a thickness of about 100 is formed thereon as a first conductor film.

【0179】次に、図13dに示す工程で、メモリーセ
ル領域Rmemo全体と、メモリーセル領域Rmemoから周辺
回路領域Rperiにおよそ1μm程度だけ入った領域とを
覆いかつ残りの周辺回路領域Rperiを開口したレジスト
膜58を形成し、このレジスト膜58をマスクとするエ
ッチングにより、周辺回路領域Rperiの多結晶シリコン
膜32を除去する。
Next, in the step shown in FIG. 13D, the entire memory cell region Rmemo and the region which is about 1 μm from the memory cell region Rmemo into the peripheral circuit region Rperi are covered, and the remaining peripheral circuit region Rperi is opened. A resist film 58 is formed, and the polysilicon film 32 in the peripheral circuit region Rperi is removed by etching using the resist film 58 as a mask.

【0180】次に、図13eに示す工程で、レジスト膜
58を除去した後、メモリーセル領域Rmemoと周辺回路
領域Rperiとの境界に突出している多結晶シリコン膜3
2をCMPにより除去し、さらに、周辺回路領域Rperi
のトンネル酸化膜31を除去することにより、基板全体
を平坦化する。
Next, in the step shown in FIG. 13E, after removing the resist film 58, the polycrystalline silicon film 3 projecting at the boundary between the memory cell region Rmemo and the peripheral circuit region Rperi is removed.
2 is removed by CMP, and the peripheral circuit region Rperi
By removing the tunnel oxide film 31, the entire substrate is flattened.

【0181】その後の工程の図示は省略するが、上記第
1〜第6の実施形態と同様の処理を行うことにより、メ
モリーセル領域Rmemoには浮遊ゲート電極及び制御ゲー
ト電極を有するメモリーセルを、周辺回路領域Rperiに
はゲート電極を有する電界効果型トランジスタを形成す
ることができる。例えば第1の実施形態における図2
f,図3a〜3eに示す工程や、第4の実施形態におけ
る図7f,7g及び図8a〜8dに示す工程と同様の処
理を行う。
Although illustration of subsequent steps is omitted, by performing the same processing as in the first to sixth embodiments, a memory cell having a floating gate electrode and a control gate electrode is placed in the memory cell region Rmemo. A field effect transistor having a gate electrode can be formed in the peripheral circuit region Rperi. For example, FIG. 2 in the first embodiment
f, the same processes as those shown in FIGS. 3A to 3E and the processes shown in FIGS. 7F and 7G and FIGS. 8A to 8D in the fourth embodiment are performed.

【0182】本実施形態によっても、図13eに示す工
程で、メモリーセル領域Rmemoにおいて浮遊ゲート電極
を構成する多結晶シリコン膜32が形成されており、こ
の多結晶シリコン膜32の上面と、周辺回路領域Rperi
の半導体基板10の上面とが平坦化されている。したが
って、上記第1〜第6の実施形態と同様に、簡便な工程
でメモリーセル領域Rmemo及び周辺回路領域Rperi双方
における素子密度を向上させることができる。
According to the present embodiment, the polycrystalline silicon film 32 forming the floating gate electrode is formed in the memory cell region Rmemo in the step shown in FIG. 13E, and the upper surface of the polycrystalline silicon film 32 and the peripheral circuit are formed. Region Rperi
The upper surface of the semiconductor substrate 10 is flattened. Therefore, similarly to the first to sixth embodiments, the device density in both the memory cell region Rmemo and the peripheral circuit region Rperi can be improved by simple steps.

【0183】特に、本実施形態によれば、メモリーセル
領域Rmemoの半導体基板面の高さを周辺回路領域Rperi
の半導体基板面の高さよりも低くする高低差形成工程を
選択エピタキシャル成長により形成することにより、ト
ンネル酸化膜及びゲート酸化膜の耐圧が向上する。ま
た、メモリーセル領域Rmemoの第1の導体膜である多結
晶シリコン膜32の上面と周辺回路領域Rperiの半導体
基板面の高さを同一とする平坦化工程を、エッチングと
CMPを併用して形成することにより、CMPでのディ
ッシングによる第1の導体膜の膜厚のばらつきを抑制
し、かつ基板上面が平坦でないことに起因するレジスト
膜58のマスク合わせずれを考慮する必要がなくなる。
In particular, according to the present embodiment, the height of the semiconductor substrate surface of the memory cell region Rmemo is changed to the peripheral circuit region Rperi.
By forming the height difference step of making the height lower than the height of the semiconductor substrate surface by selective epitaxial growth, the breakdown voltage of the tunnel oxide film and the gate oxide film is improved. In addition, a flattening step for making the height of the upper surface of the polycrystalline silicon film 32 as the first conductor film in the memory cell region Rmemo and the height of the semiconductor substrate surface in the peripheral circuit region Rperi the same is performed by using both etching and CMP. By doing so, it is not necessary to suppress the variation in the film thickness of the first conductive film due to dishing in the CMP and to consider the misalignment of the mask of the resist film 58 due to the unevenness of the upper surface of the substrate.

【0184】(第9の実施形態)次に、第9の実施形態
に係る半導体装置の製造方法について、図14a〜14
dを参照しながら説明する。図14a〜14dは、第9
の実施形態に係る半導体装置の製造工程のうち平坦化工
程までを示す断面図である。
(Ninth Embodiment) Next, a method of manufacturing a semiconductor device according to a ninth embodiment will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to d. Figures 14a to 14d show the ninth
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a process of manufacturing the semiconductor device according to the embodiment up to the planarization process;

【0185】まず、図14aに示す工程で、半導体基板
10の全面を酸化して厚みが約10nmのトンネル酸化
膜31を形成し、さらにその上に第1の導体膜として厚
みが約100nmの多結晶シリコン膜32を形成する。
そして、多結晶シリコン膜32の上にメモリーセル領域
Rmemoを覆い周辺回路領域Rperiを開口したレジスト膜
57を形成した後、このレジスト膜57をマスクとする
エッチングにより、周辺回路領域Rperiの多結晶シリコ
ン膜32及びトンネル酸化膜31を除去する。
First, in the step shown in FIG. 14A, the entire surface of the semiconductor substrate 10 is oxidized to form a tunnel oxide film 31 having a thickness of about 10 nm, and a multi-layer film having a thickness of about 100 nm is formed thereon as a first conductor film. A crystalline silicon film 32 is formed.
Then, after forming a resist film 57 covering the memory cell region Rmemo and opening the peripheral circuit region Rperi on the polycrystalline silicon film 32, the polycrystalline silicon in the peripheral circuit region Rperi is etched by using the resist film 57 as a mask. The film 32 and the tunnel oxide film 31 are removed.

【0186】次に、図14bに示す工程で、レジスト膜
57を除去した後、基板の全面を酸化して導体保護膜と
なる厚みが約30nmのシリコン酸化膜26を形成す
る。ここで、増速酸化現象により単結晶シリコンよりも
多結晶シリコンの方が酸化速度が速いため、多結晶シリ
コン膜32上に厚みが約30nmのシリコン酸化膜26
を形成すると、周辺回路領域Rperiの基板上には厚みが
約10nmのシリコン酸化膜26が形成される。増速酸
化の度合いは酸化温度及び酸化雰囲気にも依存するた
め、酸化条件としてはより低温(850℃以下)で高水
蒸気濃度で行うのが望ましい。
Next, in the step shown in FIG. 14B, after removing the resist film 57, the entire surface of the substrate is oxidized to form a silicon oxide film 26 having a thickness of about 30 nm to be a conductor protective film. Here, since the oxidation rate of polycrystalline silicon is higher than that of single crystal silicon due to the accelerated oxidation phenomenon, the silicon oxide film 26 having a thickness of about 30 nm is formed on the polycrystalline silicon film 32.
Is formed, a silicon oxide film 26 having a thickness of about 10 nm is formed on the substrate in the peripheral circuit region Rperi. Since the degree of the accelerated oxidation depends on the oxidation temperature and the oxidation atmosphere, it is preferable that the oxidation be performed at a lower temperature (850 ° C. or lower) and a higher water vapor concentration.

【0187】次に、図14cに示す工程で、異方性のエ
ッチングを行って、基板上のシリコン酸化膜26を除去
する。この際、多結晶シリコン膜32上のシリコン酸化
膜26が全て除去されないように、エッチング量を15
nm程度として、メモリーセル領域Rmemoの多結晶シリ
コン膜32上に残存するシリコン酸化膜26の厚みを1
5nm程度にしておく。
Then, in the step shown in FIG. 14C, anisotropic etching is performed to remove the silicon oxide film 26 on the substrate. At this time, the etching amount is set to 15 so that the silicon oxide film 26 on the polycrystalline silicon film 32 is not entirely removed.
and the thickness of the silicon oxide film 26 remaining on the polycrystalline silicon film 32 in the memory cell region Rmemo is set to 1 nm.
It is set to about 5 nm.

【0188】次に、図14dに示す工程で、周辺回路領
域Rperiの半導体基板10の表面が露出している領域の
上に、選択エピタキシャル成長により厚みが約100n
mの単結晶シリコン膜11を成長させる。その後、図示
されていないが、メモリーセル領域Rmemoのシリコン酸
化膜26を除去して、基板の全面をほぼ平坦化する。
Next, in a step shown in FIG. 14D, a thickness of about 100 nm is formed by selective epitaxial growth on a region of the peripheral circuit region Rperi where the surface of the semiconductor substrate 10 is exposed.
The single crystal silicon film 11 of m is grown. Thereafter, although not shown, the silicon oxide film 26 in the memory cell region Rmemo is removed, and the entire surface of the substrate is substantially flattened.

【0189】その後の工程の図示は省略するが、上記第
1〜第6の実施形態と同様の処理を行うことにより、メ
モリーセル領域Rmemoには浮遊ゲート電極及び制御ゲー
ト電極を有するメモリーセルを、周辺回路領域Rperiに
はゲート電極を有する電界効果型トランジスタを形成す
ることができる。例えば第1の実施形態における図2
f,図3a〜3eに示す工程や、第4の実施形態におけ
る図7f,7g及び図8a〜8dに示す工程と同様の処
理を行う。
Although illustration of subsequent steps is omitted, by performing the same processing as in the first to sixth embodiments, a memory cell having a floating gate electrode and a control gate electrode is placed in the memory cell region Rmemo. A field effect transistor having a gate electrode can be formed in the peripheral circuit region Rperi. For example, FIG. 2 in the first embodiment
f, the same processes as those shown in FIGS. 3A to 3E and the processes shown in FIGS. 7F and 7G and FIGS. 8A to 8D in the fourth embodiment are performed.

【0190】本実施形態によっても、図14eに示す工
程で、メモリーセル領域Rmemoにおいて浮遊ゲート電極
を構成する多結晶シリコン膜32が形成されており、そ
の後のシリコン酸化膜26の除去によって、この多結晶
シリコン膜32の上面と周辺回路領域Rperiの半導体基
板10の上面とが平坦化されている。したがって、上記
第1〜第6の実施形態と同様に、簡便な工程でメモリー
セル領域Rmemo及び周辺回路領域Rperi双方における素
子密度を向上させることができる。
According to the present embodiment, the polycrystalline silicon film 32 forming the floating gate electrode is formed in the memory cell region Rmemo in the step shown in FIG. 14E. The upper surface of the crystalline silicon film 32 and the upper surface of the semiconductor substrate 10 in the peripheral circuit region Rperi are flattened. Therefore, similarly to the first to sixth embodiments, the device density in both the memory cell region Rmemo and the peripheral circuit region Rperi can be improved by simple steps.

【0191】また、本実施形態によれば、メモリーセル
領域Rmemoの基板面の高さを周辺回路領域Rperiの基板
面の高さよりも低くする高低差形成工程と、メモリーセ
ル領域Rmemoの第1の導体膜である多結晶シリコン膜3
2の上面と周辺回路領域Rperiの基板面の高さをほぼ同
一とする平坦化工程をマスクを形成することなく行うこ
とができるので、大幅な工程数の削減ができる。
Further, according to the present embodiment, a height difference forming step of making the substrate surface height of the memory cell region Rmemo lower than the substrate surface height of the peripheral circuit region Rperi; Polycrystalline silicon film 3 as a conductor film
2 can be performed without forming a mask, so that the number of steps can be significantly reduced.

【0192】(第10の実施形態)次に、第10の実施
形態に係る半導体装置の製造方法について、図15a〜
15dを参照しながら説明する。図15a〜15dは、
本実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図で
ある。
(Tenth Embodiment) Next, a method of manufacturing a semiconductor device according to a tenth embodiment will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to 15d. 15a to 15d
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing step of the semiconductor device according to the embodiment.

【0193】まず、図15aに示す工程で、半導体基板
10の全面を酸化して厚みが約10nmのトンネル酸化
膜31を形成し、さらにその上に第1の導体膜として厚
みが約100nmの多結晶シリコン膜32と第1の導体
保護膜として厚みが約50nmのシリコン酸化膜27を
形成する。そして、シリコン酸化膜27の上にメモリー
セル領域Rmemoを覆い周辺回路領域Rperiを開口したレ
ジスト膜57を形成した後、このレジスト膜57をマス
クとするエッチングにより、周辺回路領域Rperiのシリ
コン酸化膜27,多結晶シリコン膜32及びトンネル酸
化膜31を除去する。
First, in the step shown in FIG. 15A, the entire surface of the semiconductor substrate 10 is oxidized to form a tunnel oxide film 31 having a thickness of about 10 nm, and a tunnel oxide film 31 having a thickness of about 100 nm is further formed thereon as a first conductive film. A silicon oxide film 27 having a thickness of about 50 nm is formed as a crystalline silicon film 32 and a first conductor protection film. Then, after forming a resist film 57 covering the memory cell region Rmemo and opening the peripheral circuit region Rperi on the silicon oxide film 27, the silicon oxide film 27 in the peripheral circuit region Rperi is etched by using the resist film 57 as a mask. Then, the polysilicon film 32 and the tunnel oxide film 31 are removed.

【0194】次に、図15bに示す工程で、レジスト膜
57を除去した後、基板の全面を酸化して第2の導体保
護膜としての厚みが約20nmのシリコン酸化膜28を
形成する。ここで、シリコン酸化膜28の形成は、CV
D法によってもよいし酸化法によってもよい。
Next, in the step shown in FIG. 15B, after removing the resist film 57, the entire surface of the substrate is oxidized to form a silicon oxide film 28 having a thickness of about 20 nm as a second conductor protective film. Here, the silicon oxide film 28 is formed by CV
The method D or the oxidation method may be used.

【0195】次に、図15cに示す工程で、異方性のエ
ッチングを行って、基板上のシリコン酸化膜28を除去
する。この際、メモリーセル領域Rmemoの多結晶シリコ
ン膜32上の第2の導体保護膜であるシリコン酸化膜2
8が全て除去されても、多結晶シリコン膜32の上には
あらかじめ第1の導体保護膜としてのシリコン酸化膜2
7が形成されているので、メモリーセル領域Rmemoの多
結晶シリコン膜32がエッチングされるおそれはない。
Next, in the step shown in FIG. 15C, anisotropic etching is performed to remove the silicon oxide film 28 on the substrate. At this time, the silicon oxide film 2 serving as the second conductor protection film on the polycrystalline silicon film 32 in the memory cell region Rmemo is
Even if all of the silicon oxide film 8 is removed, the silicon oxide film 2 as a first conductor protection film is formed on the polycrystalline silicon film 32 in advance.
7, the polycrystalline silicon film 32 in the memory cell region Rmemo is not likely to be etched.

【0196】次に、図15dに示す工程で、周辺回路領
域Rperiの半導体基板10の表面が露出している領域の
上に、選択エピタキシャル成長により厚みが約100n
mの単結晶シリコン膜11を成長させる。その後、図示
されていないが、メモリーセル領域Rmemoのシリコン酸
化膜27を除去して、基板の全面をほぼ平坦化する。
Next, in a step shown in FIG. 15D, a thickness of about 100 nm is formed by selective epitaxial growth on a region of the peripheral circuit region Rperi where the surface of the semiconductor substrate 10 is exposed.
The single crystal silicon film 11 of m is grown. Thereafter, although not shown, the silicon oxide film 27 in the memory cell region Rmemo is removed, and the entire surface of the substrate is substantially flattened.

【0197】その後の工程の図示は省略するが、上記第
1〜第6の実施形態と同様の処理を行うことにより、メ
モリーセル領域Rmemoには浮遊ゲート電極及び制御ゲー
ト電極を有するメモリーセルを、周辺回路領域Rperiに
はゲート電極を有する電界効果型トランジスタを形成す
ることができる。例えば第1の実施形態における図2
f,図3a〜3eに示す工程や、第4の実施形態におけ
る図7f,7g及び図8a〜8dに示す工程と同様の処
理を行う。
Although illustration of subsequent steps is omitted, by performing the same processing as in the first to sixth embodiments, a memory cell having a floating gate electrode and a control gate electrode is placed in the memory cell region Rmemo. A field effect transistor having a gate electrode can be formed in the peripheral circuit region Rperi. For example, FIG. 2 in the first embodiment
f, the same processes as those shown in FIGS. 3A to 3E and the processes shown in FIGS. 7F and 7G and FIGS. 8A to 8D in the fourth embodiment are performed.

【0198】本実施形態によっても、図15eに示す工
程で、メモリーセル領域Rmemoにおいて浮遊ゲート電極
を構成する多結晶シリコン膜32が形成されており、そ
の後のシリコン酸化膜27の除去によって、この多結晶
シリコン膜32の上面と周辺回路領域Rperiの半導体基
板10の上面とが平坦化されている。したがって、上記
第1〜第6の実施形態と同様に、簡便な工程でメモリー
セル領域Rmemo及び周辺回路領域Rperi双方における素
子密度を向上させることができる。
Also in this embodiment, the polycrystalline silicon film 32 constituting the floating gate electrode is formed in the memory cell region Rmemo in the step shown in FIG. 15E, and the polycrystalline silicon film 32 is removed by the subsequent removal of the silicon oxide film 27. The upper surface of the crystalline silicon film 32 and the upper surface of the semiconductor substrate 10 in the peripheral circuit region Rperi are flattened. Therefore, similarly to the first to sixth embodiments, the device density in both the memory cell region Rmemo and the peripheral circuit region Rperi can be improved by simple steps.

【0199】また、メモリーセル領域Rmemoの基板面の
高さを周辺回路領域Rperiの基板面の高さよりも低くす
る高低差形成工程と、メモリーセル領域Rmemoの第1の
導体膜である多結晶シリコン膜32の上面と周辺回路領
域Rperiの基板面の高さをほぼ同一とする平坦化工程を
マスクを形成することなく行うことができるので、大幅
な工程数の削減ができる。
A height difference forming step of lowering the height of the substrate surface of the memory cell region Rmemo below the height of the substrate surface of the peripheral circuit region Rperi, and the step of forming a polycrystalline silicon as the first conductive film of the memory cell region Rmemo Since the planarization process for making the upper surface of the film 32 and the substrate surface of the peripheral circuit region Rperi substantially the same can be performed without forming a mask, the number of processes can be greatly reduced.

【0200】さらに、本実施形態によれば、第2の導体
保護膜であるシリコン酸化膜28のエッチング時のプロ
セス余裕度が向上し、歩留まりが改善される。
Further, according to the present embodiment, the process margin at the time of etching the silicon oxide film 28 as the second conductor protection film is improved, and the yield is improved.

【0201】(第11の実施形態)次に、第11の実施
形態に係る半導体装置の製造方法について、図16a,
16bを参照しながら説明する。図16a〜16bは、
本実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図で
ある。
(Eleventh Embodiment) Next, a method of manufacturing a semiconductor device according to an eleventh embodiment will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG. 16a to 16b
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing step of the semiconductor device according to the embodiment.

【0202】まず、図16aに示す工程で、半導体基板
10の全面を酸化して厚みが約10nmのトンネル酸化
膜31を形成し、さらにその上に第1の導体膜として厚
みが約100nmの多結晶シリコン膜32と導体保護膜
として厚みが約50nmのシリコン酸化膜27を形成す
る。そして、シリコン酸化膜27の上にメモリーセル領
域Rmemoを覆い周辺回路領域Rperiを開口したレジスト
膜57を形成した後、このレジスト膜57をマスクとす
るエッチングにより、周辺回路領域Rperiのシリコン酸
化膜27,多結晶シリコン膜32及びトンネル酸化膜3
1を除去する。
First, in the step shown in FIG. 16A, the entire surface of the semiconductor substrate 10 is oxidized to form a tunnel oxide film 31 having a thickness of about 10 nm, and a multi-layer film having a thickness of about 100 nm is formed thereon as a first conductive film. A silicon oxide film 27 having a thickness of about 50 nm is formed as a crystalline silicon film 32 and a conductor protection film. Then, after forming a resist film 57 covering the memory cell region Rmemo and opening the peripheral circuit region Rperi on the silicon oxide film 27, the silicon oxide film 27 in the peripheral circuit region Rperi is etched by using the resist film 57 as a mask. , Polycrystalline silicon film 32 and tunnel oxide film 3
Remove one.

【0203】次に、図16bに示す工程で、周辺回路領
域Rperiの半導体基板10の表面が露出している領域の
上に、選択エピタキシャル成長により厚みが約100n
mの単結晶シリコン膜11を成長させる。その後、図示
されていないが、メモリーセル領域Rmemoのシリコン酸
化膜27を除去して、基板の全面をほぼ平坦化する。
Next, in a step shown in FIG. 16B, a thickness of about 100 nm is formed by selective epitaxial growth on a region of the peripheral circuit region Rperi where the surface of the semiconductor substrate 10 is exposed.
The single crystal silicon film 11 of m is grown. Thereafter, although not shown, the silicon oxide film 27 in the memory cell region Rmemo is removed, and the entire surface of the substrate is substantially flattened.

【0204】その後の工程の図示は省略するが、上記第
1〜第6の実施形態と同様の処理を行うことにより、メ
モリーセル領域Rmemoには浮遊ゲート電極及び制御ゲー
ト電極を有するメモリーセルを、周辺回路領域Rperiに
はゲート電極を有する電界効果型トランジスタを形成す
ることができる。例えば第1の実施形態における図2
f,図3a〜3eに示す工程や、第4の実施形態におけ
る図7f,7g及び図8a〜8dに示す工程と同様の処
理を行う。
Although illustration of subsequent steps is omitted, by performing the same processing as in the first to sixth embodiments, a memory cell having a floating gate electrode and a control gate electrode is placed in the memory cell region Rmemo. A field effect transistor having a gate electrode can be formed in the peripheral circuit region Rperi. For example, FIG. 2 in the first embodiment
f, the same processes as those shown in FIGS. 3A to 3E and the processes shown in FIGS. 7F and 7G and FIGS. 8A to 8D in the fourth embodiment are performed.

【0205】本実施形態によっても、図16bに示す工
程で、メモリーセル領域Rmemoにおいて浮遊ゲート電極
を構成する多結晶シリコン膜32が形成されており、そ
の後のシリコン酸化膜27の除去によって、この多結晶
シリコン膜32の上面と周辺回路領域Rperiの半導体基
板10の上面とが平坦化されている。したがって、上記
第1〜第6の実施形態と同様に、簡便な工程でメモリー
セル領域Rmemo及び周辺回路領域Rperi双方における素
子密度を向上させることができる。
According to the present embodiment, the polycrystalline silicon film 32 forming the floating gate electrode is formed in the memory cell region Rmemo in the step shown in FIG. 16B, and the polycrystalline silicon film 32 is removed by the subsequent removal of the silicon oxide film 27. The upper surface of the crystalline silicon film 32 and the upper surface of the semiconductor substrate 10 in the peripheral circuit region Rperi are flattened. Therefore, similarly to the first to sixth embodiments, the device density in both the memory cell region Rmemo and the peripheral circuit region Rperi can be improved by simple steps.

【0206】また、メモリーセル領域Rmemoの基板面の
高さを周辺回路領域Rperiの基板面の高さよりも低くす
る高低差形成工程と、メモリーセル領域Rmemoの第1の
導体膜である多結晶シリコン膜32の上面と周辺回路領
域Rperiの基板面の高さをほぼ同一とする平坦化工程を
マスクを形成することなく行うことができるので、大幅
な工程数の削減ができる。
A height difference forming step for lowering the substrate surface height of the memory cell region Rmemo below the substrate surface height of the peripheral circuit region Rperi, and a polycrystalline silicon which is a first conductive film of the memory cell region Rmemo Since the planarization process for making the upper surface of the film 32 and the substrate surface of the peripheral circuit region Rperi substantially the same can be performed without forming a mask, the number of processes can be greatly reduced.

【0207】特に、本実施形態によれば、上記第9,第
10の実施形態に比べて、極めて簡便な工程で単結晶シ
リコン膜11を形成することができる利点がある。
In particular, according to the present embodiment, there is an advantage that the single-crystal silicon film 11 can be formed by an extremely simple process as compared with the ninth and tenth embodiments.

【0208】なお、多結晶シリコン膜32の側面が絶縁
膜で保護されていないことから、メモリーセル領域Rme
moと周辺回路領域Rperiとの境界付近における単結晶シ
リコン膜11の結晶性が悪化するなどのおそれがある
が、その後の工程で、この付近に素子分離用溝を形成す
れば、そのような結晶性のよくない部分は容易に除去す
ることができる。
Since the side surfaces of the polycrystalline silicon film 32 are not protected by the insulating film, the memory cell region Rme
There is a possibility that the crystallinity of the single crystal silicon film 11 near the boundary between the mo and the peripheral circuit region Rperi may be degraded. Parts with poor properties can be easily removed.

【0209】(その他の実施形態)上記第1〜第10の
実施形態では、不揮発性メモリーセル及び電界効果型ト
ランジスタのソース・ドレイン領域や、ウェル形成用、
しきい値電圧制御用のイオン注入及び熱処理工程などに
ついては省略したが、周知の技術を用いてこれらの工程
を行うことはいうまでもない。
(Other Embodiments) In the first to tenth embodiments, the source / drain regions of the non-volatile memory cell and the field-effect transistor and the wells for forming the wells are formed.
Although the steps of ion implantation and heat treatment for controlling the threshold voltage have been omitted, it goes without saying that these steps are performed using a known technique.

【0210】また、上記各実施形態において、素子分離
用溝101への埋め込み絶縁膜102を形成する際の平
坦化工程ではCMPを行ったが、レジストエッチバック
法やスピンエッチング法によってもよい。この場合、多
結晶シリコン膜がエッチングストッパーとして機能でき
る程度に十分な選択比があるならば、第1〜第3の実施
形態におけるシリコン窒化膜24に変えて多結晶シリコ
ン膜を用いることもできる。
In each of the above embodiments, CMP is performed in the flattening step when the buried insulating film 102 is formed in the element isolation trench 101. However, a resist etch back method or a spin etching method may be used. In this case, if there is a sufficient selection ratio so that the polycrystalline silicon film can function as an etching stopper, a polycrystalline silicon film can be used instead of the silicon nitride film 24 in the first to third embodiments.

【0211】第1〜第5の実施形態におけるゲート酸化
膜33は、周辺回路領域Rperiの電界効果型トランジス
タのゲート絶縁膜及びメモリーセル領域Rmemoの浮遊ゲ
ート電極と制御ゲート電極の間の容量絶縁膜として機能
し、共通の厚みを有している。ただし、メモリーセル領
域Rmemoの制御ゲート電極111と周辺回路領域Rperi
のゲート電極113とでは印加電圧等の条件が異なるの
で、両者を互いに異なる膜厚を有するように形成するこ
ともできる。その場合は、以下のような工程を行うこと
ができる。
In the first to fifth embodiments, the gate oxide film 33 is a gate insulating film of a field effect transistor in the peripheral circuit region Rperi and a capacitance insulating film between the floating gate electrode and the control gate electrode in the memory cell region Rmemo. And have a common thickness. However, the control gate electrode 111 in the memory cell region Rmemo and the peripheral circuit region Rperi
Since the conditions such as the applied voltage are different from those of the gate electrode 113, the both can be formed to have different film thicknesses from each other. In that case, the following steps can be performed.

【0212】まず、図3c等に示す工程で、ゲート酸化
膜33(第1のゲート絶縁膜)を酸化法もしくはCVD
法による堆積で形成した後、メモリーセル領域Rmemoを
覆うレジスト膜を形成し、周辺回路領域Rperiのゲート
酸化膜33の厚みを薄くするかあるいは全厚み分を除去
する。その後、全面に、第2のゲート絶縁膜を酸化法も
しくはCVD法による堆積で形成し、その後第2の導体
膜として多結晶シリコン膜34を堆積すればよい。この
ような工程により、周辺回路領域Rperiとメモリーセル
領域Rmemoとでは異なる膜厚のゲート絶縁膜を形成する
ことができる。ただし、図3c等に示す工程において、
酸化法によってゲート酸化膜33を形成する場合には、
すでに述べた増速酸化現象によって、単結晶シリコンよ
りも多結晶シリコンの方が酸化の進行が速いので、メモ
リーセル領域Rmemoにおけるゲート酸化膜33は周辺回
路領域Rperiにおけるゲート酸化膜33よりもかなり厚
くなるのが一般的である。したがって、必ずしも上述の
工程を行わなくても、メモリーセル領域Rmemoにおける
ゲート酸化膜の厚みを周辺回路領域Rperiにおけるゲー
ト酸化膜の厚みよりも大きくすることは可能である。
First, in the step shown in FIG. 3C and the like, the gate oxide film 33 (first gate insulating film) is oxidized or CVD.
After the formation by deposition using a method, a resist film covering the memory cell region Rmemo is formed, and the thickness of the gate oxide film 33 in the peripheral circuit region Rperi is reduced or the entire thickness is removed. Thereafter, a second gate insulating film is formed over the entire surface by oxidation or CVD, and then a polycrystalline silicon film 34 may be deposited as a second conductor film. Through these steps, gate insulating films having different thicknesses can be formed in the peripheral circuit region Rperi and the memory cell region Rmemo. However, in the process shown in FIG.
When the gate oxide film 33 is formed by the oxidation method,
Oxidation progresses faster in polycrystalline silicon than in single-crystal silicon due to the accelerated oxidation phenomenon described above. Therefore, the gate oxide film 33 in the memory cell region Rmemo is considerably thicker than the gate oxide film 33 in the peripheral circuit region Rperi. It is general. Therefore, it is possible to make the thickness of the gate oxide film in the memory cell region Rmemo larger than the thickness of the gate oxide film in the peripheral circuit region Rperi without necessarily performing the above steps.

【0213】さらには、膜厚の大きい側のゲート絶縁膜
をメモリーセル領域Rmemo内のみでなく、周辺回路領域
Rperiでの高耐圧用や入出力用の電界効果型トランジス
タに使用してもよい。
Further, the gate insulating film having the larger thickness may be used not only in the memory cell region Rmemo but also in a high withstand voltage or input / output field effect transistor in the peripheral circuit region Rperi.

【0214】また、第1〜第6の実施形態における導体
膜として多結晶シリコン膜を用いたが、第1〜第3の実
施形態における第2の導体膜としては多結晶シリコン膜
(又は非晶質シリコン膜)と金属または金属化合物との
積層膜、また第4〜第6の実施形態における第3の導体
膜としては金属または金属化合物の単層膜もしくは多結
晶シリコン膜(又は非晶質シリコン膜)と金属または金
属化合物との積層膜としてもよい。
Although the polycrystalline silicon film is used as the conductive film in the first to sixth embodiments, the polycrystalline silicon film (or the amorphous film) is used as the second conductive film in the first to third embodiments. As a laminated film of a crystalline silicon film) and a metal or a metal compound, and as the third conductor film in the fourth to sixth embodiments, a single-layer film of a metal or a metal compound or a polycrystalline silicon film (or an amorphous silicon film) It may be a laminated film of a film) and a metal or a metal compound.

【0215】[0215]

【発明の効果】請求項1によれば、メモリーセル領域に
不揮発性メモリーセルを周辺回路領域に電界効果トラン
ジスタをそれぞれ配置した半導体装置の構造として、メ
モリーセル領域の第1の活性領域における半導体基板の
上面を周辺回路領域の第2の活性領域における半導体基
板の上面よりも低くしておき、浮遊ゲート電極の上面の
高さ位置と第2の活性領域における半導体基板の上面の
高さ位置とを同じにするとともに、両領域にトレンチ構
造の素子分離を設けるようにしたので、半導体装置の平
坦性を良好に維持しながら、各領域におけるマスクパタ
ーンに対する形成パターンの忠実性をも高く維持するこ
とができ、半導体装置全体の高密度化とコストの低減に
より、フラッシュ混載ロジック等の半導体装置の1チッ
プ化を実現できる。
According to the first aspect of the present invention, a semiconductor device in which a nonvolatile memory cell is arranged in a memory cell region and a field effect transistor is arranged in a peripheral circuit region is provided in a semiconductor substrate in a first active region of a memory cell region. Is lower than the upper surface of the semiconductor substrate in the second active region of the peripheral circuit region, and the height position of the upper surface of the floating gate electrode and the height position of the upper surface of the semiconductor substrate in the second active region In addition, since the element isolation of the trench structure is provided in both regions, the fidelity of the formed pattern with respect to the mask pattern in each region can be maintained at a high level while maintaining the flatness of the semiconductor device well. It is possible to realize a single-chip semiconductor device such as a flash-embedded logic device by increasing the density and reducing the cost of the entire semiconductor device.

【0216】そして、請求項1の構造は、請求項11の
半導体装置の製造方法により、簡便な方法で実現でき
る。
The structure of claim 1 can be realized by a simple method by the method of manufacturing a semiconductor device of claim 11.

【0217】特に、請求項1における高低差は、請求項
16〜18の半導体装置の製造方法によって容易に実現
できる。
In particular, the height difference in claim 1 can be easily realized by the method for manufacturing a semiconductor device in claims 16 to 18.

【0218】そして、請求項2〜10によって、請求項
1の基本的な効果に加えて、以下の効果を発揮すること
ができる。
According to claims 2 to 10, in addition to the basic effects of claim 1, the following effects can be exerted.

【0219】請求項2によれば、素子分離の上面が浮遊
ゲート電極の上面と周辺回路の第2の活性領域における
半導体基板の上面とに対して平坦化されているので、半
導体装置全体の平坦性が極めて高くなる。
According to the second aspect, the upper surface of the element isolation is flattened with respect to the upper surface of the floating gate electrode and the upper surface of the semiconductor substrate in the second active region of the peripheral circuit. Extremely high.

【0220】そして、請求項2の構造は、請求項19〜
21の半導体装置の製造方法により、容易に実現でき
る。
[0220] The structure of claim 2 is the same as that of claims 19 to
21 can be easily realized by the method for manufacturing a semiconductor device.

【0221】請求項3によれば、浮遊ゲート電極が素子
分離を自己整合していることで、より高密度化を図るこ
とができる。
According to the third aspect, since the floating gate electrode is self-aligned for element isolation, higher density can be achieved.

【0222】請求項3の構造は、請求項12,13の半
導体装置の製造方法により、簡便に実現できる。
The structure of claim 3 can be easily realized by the method of manufacturing a semiconductor device of claims 12 and 13.

【0223】請求項4によれば、データ保持性の良好な
スプリットゲート型の不揮発性メモリーセルを有する半
導体装置について、半導体装置の高密度化を図ることが
できる。
According to the fourth aspect, it is possible to increase the density of a semiconductor device having a split gate type nonvolatile memory cell having good data retention.

【0224】請求項4の構造は、請求項14の半導体装
置の製造方法により、容易に実現することができる。
The structure of claim 4 can be easily realized by the method of manufacturing a semiconductor device of claim 14.

【0225】請求項6又は7によれば、制御ゲート電極
及びゲート電極を下層側導体膜と上層側導体膜との積層
膜で構成し、周辺回路領域の第2の活性領域における下
層側導体膜を素子分離と自己整合させるようにしたの
で、トレンチ分離の欠点である電界の集中に起因する特
性の変動を有効に防止することができる。特に、請求項
7によれば、データ保持性の良好なスプリットゲート型
の不揮発性メモリーセルを備えた半導体装置についてこ
の効果を発揮することができる。
According to claim 6 or 7, the control gate electrode and the gate electrode are constituted by a laminated film of a lower conductive film and an upper conductive film, and the lower conductive film in the second active region of the peripheral circuit region is formed. Is self-aligned with the element isolation, it is possible to effectively prevent the variation in characteristics due to the concentration of the electric field, which is a drawback of the trench isolation. In particular, according to the seventh aspect, this effect can be exerted for a semiconductor device including a split gate nonvolatile memory cell having good data retention.

【0226】請求項9によれば、不揮発性メモリーセル
のゲート絶縁膜を電界効果トランジスタのゲート絶縁膜
よりも厚くしたので、それぞれの膜に対する適正な厚み
を確保することができる。
According to the ninth aspect, since the gate insulating film of the nonvolatile memory cell is made thicker than the gate insulating film of the field effect transistor, it is possible to secure an appropriate thickness for each film.

【0227】そして、請求項9の構造は、請求項15等
の半導体装置の製造方法によって容易に実現できる。
The structure according to claim 9 can be easily realized by the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 15 or the like.

【0228】請求項10によれば、請求項1〜9におい
て、エピタキシャル成長によって形成された半導体結晶
膜を利用して高低差を設けるようにしたので、結晶性の
良好なエピタキシャル成長膜による特性の向上を図るこ
とができる。
According to the tenth aspect, in the first to ninth aspects, the height difference is provided by using the semiconductor crystal film formed by epitaxial growth, so that the characteristics can be improved by the epitaxially grown film having good crystallinity. Can be planned.

【0229】請求項10の構造は、請求項22〜29及
び請求項41〜48の半導体装置の製造方法により、容
易に実現できる。
The structure according to claim 10 can be easily realized by the method for manufacturing a semiconductor device according to claims 22 to 29 and 41 to 48.

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

【図1】第1及び第2の実施形態に係る半導体装置の構
造を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a semiconductor device according to first and second embodiments.

【図2】第1の実施形態に係る半導体装置の製造工程の
うち素子分離用溝を形成する工程までの各工程を示す断
面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing each step of the manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment up to the step of forming an element isolation groove;

【図3】第1の実施形態に係る半導体装置の製造工程の
うち埋め込み絶縁膜を形成する工程から後の各工程を示
す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing each step of the manufacturing steps of the semiconductor device according to the first embodiment after the step of forming a buried insulating film;

【図4】第2の実施形態に係る半導体装置の製造工程の
うち埋め込み絶縁膜を形成する工程から後の各工程を示
す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing each step of the manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment after the process of forming a buried insulating film;

【図5】第3の実施形態に係る半導体装置の製造工程の
うち埋め込み絶縁膜を形成する工程から後の各工程を示
す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing each step of the manufacturing process of the semiconductor device according to the third embodiment after the process of forming a buried insulating film;

【図6】第4及び第5の実施形態に係る半導体装置の構
造を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a structure of a semiconductor device according to fourth and fifth embodiments.

【図7】第4の実施形態に係る半導体装置の製造工程の
うち素子分離用溝を形成する工程までの各工程を示す断
面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing each step of a manufacturing process of a semiconductor device according to a fourth embodiment up to a process of forming a trench for element isolation;

【図8】第4の実施形態に係る半導体装置の製造工程の
うち埋め込み絶縁膜を形成する工程から後の各工程を示
す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing each step of the manufacturing process of the semiconductor device according to the fourth embodiment after the process of forming a buried insulating film.

【図9】各実施形態に係る半導体装置の平面図である。FIG. 9 is a plan view of a semiconductor device according to each embodiment.

【図10】第5の実施形態に係る半導体装置の製造工程
のうち埋め込み絶縁膜を形成する工程から後の各工程を
示す断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing each step of the manufacturing process of the semiconductor device according to the fifth embodiment after the process of forming a buried insulating film.

【図11】第6の実施形態に係る半導体装置の製造工程
のうち埋め込み絶縁膜を形成する工程から後の各工程を
示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing each step of the manufacturing process of the semiconductor device according to the sixth embodiment after the process of forming a buried insulating film.

【図12】第7の実施形態に係る半導体装置の製造工程
のうち平坦化を行う工程までの各工程を示す断面図であ
る。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing each step of the manufacturing process of the semiconductor device according to the seventh embodiment up to the step of flattening;

【図13】第8の実施形態に係る半導体装置の製造工程
のうち平坦化を行う工程までの各工程を示す断面図であ
る。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing each step of the manufacturing steps of the semiconductor device according to the eighth embodiment up to the step of flattening;

【図14】第9の実施形態に係る半導体装置の製造工程
のうち平坦化を行う工程までの各工程を示す断面図であ
る。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing each step of the manufacturing steps of the semiconductor device according to the ninth embodiment up to the step of flattening;

【図15】第10の実施形態に係る半導体装置の製造工
程のうち平坦化を行う工程までの各工程を示す断面図で
ある。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing each step of the manufacturing steps of the semiconductor device according to the tenth embodiment up to the step of flattening;

【図16】第11の実施形態に係る半導体装置の製造工
程のうち平坦化を行う工程までの各工程を示す断面図で
ある。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing each step of the manufacturing steps of the semiconductor device according to the eleventh embodiment up to the step of flattening;

【図17】従来の半導体装置の構造を示す断面図であ
る。
FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating a structure of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 半導体基板 11 単結晶シリコン膜(単結晶半導体膜) 21 パッド酸化膜 22 シリコン窒化膜 23 パッド酸化膜 24 シリコン窒化膜、 25〜28 シリコン酸化膜 31 トンネル酸化膜 32 多結晶シリコン膜 33 ゲート酸化膜 34 多結晶シリコン膜 35 シリコン酸化膜 36 多結晶シリコン膜 37 ゲート酸化膜 51〜58 レジスト膜、 101 素子分離用溝 102 埋め込み絶縁膜 103 フィールド酸化膜 111 制御ゲート電極 112 浮遊ゲート電極 113 ゲート電極 121 層間絶縁膜 122 接続孔 123 金属配線 Reference Signs List 10 semiconductor substrate 11 single crystal silicon film (single crystal semiconductor film) 21 pad oxide film 22 silicon nitride film 23 pad oxide film 24 silicon nitride film, 25 to 28 silicon oxide film 31 tunnel oxide film 32 polycrystalline silicon film 33 gate oxide film Reference Signs List 34 polycrystalline silicon film 35 silicon oxide film 36 polycrystalline silicon film 37 gate oxide film 51 to 58 resist film, 101 element isolation groove 102 buried insulating film 103 field oxide film 111 control gate electrode 112 floating gate electrode 113 gate electrode 121 interlayer Insulating film 122 Connection hole 123 Metal wiring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 29/788 29/792 (72)発明者 受田 高明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 荒井 雅利 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 森脇 將 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 29/788 29/792 (72) Inventor Takaaki Ueda 1006 Odakadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Masatoshi Arai 1006 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Masaru Moriwaki 1006 Odaka Kadoma Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (48)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 メモリーセル領域及び周辺回路領域を有
する半導体基板と、 上記半導体基板のメモリーセル領域及び上記周辺回路領
域において、それぞれ第1,第2の活性領域を取り囲む
ように形成された溝型の素子分離と、 上記メモリーセル領域に配置され、少なくとも上記第1
の活性領域内における半導体基板上にトンネル絶縁膜,
浮遊ゲート電極,ゲート絶縁膜及び制御ゲート電極を順
次設けてなる不揮発性メモリーセルと、 上記周辺回路領域に配置され、少なくとも上記第2の活
性領域内における半導体基板上にゲート絶縁膜及びゲー
ト電極を順次設けてなる電界効果型トランジスタとを備
えるとともに、 上記第2の活性領域における半導体基板の上面の高さ位
置は、上記第1の活性領域における半導体基板の上面の
高さ位置よりも上方で、かつ上記浮遊ゲート電極の上面
の高さ位置とほぼ同じであることを特徴とする半導体装
置。
A semiconductor substrate having a memory cell region and a peripheral circuit region; and a groove type formed surrounding the first and second active regions in the memory cell region and the peripheral circuit region of the semiconductor substrate, respectively. Device isolation; and disposing in the memory cell region, at least the first
Tunnel insulating film on the semiconductor substrate in the active region of
A non-volatile memory cell in which a floating gate electrode, a gate insulating film and a control gate electrode are sequentially provided; A field-effect transistor that is sequentially provided, and a height position of an upper surface of the semiconductor substrate in the second active region is higher than a height position of an upper surface of the semiconductor substrate in the first active region; A semiconductor device having a height substantially equal to the height of the upper surface of the floating gate electrode.
【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において、 上記素子分離の上面の高さ位置は、上記周辺回路領域の
第2の活性領域における半導体基板の上面及び上記浮遊
ゲート電極の上面の高さ位置とほぼ同じであることを特
徴とする半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the height position of the upper surface of the element isolation is the height of the upper surface of the semiconductor substrate and the upper surface of the floating gate electrode in the second active region of the peripheral circuit region. A semiconductor device characterized by being substantially at the same position.
【請求項3】 請求項2記載の半導体装置において、 上記不揮発性メモリーセルの浮遊ゲート電極は、ゲート
長方向に直交する縦断面内で上記素子分離間に挟まれて
素子分離と自己整合していることを特徴とする半導体装
置。
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the floating gate electrode of the nonvolatile memory cell is sandwiched between the element isolations in a vertical cross section orthogonal to the gate length direction and self-aligned with the element isolations. A semiconductor device.
【請求項4】 請求項1〜3のうちいずれか1つに記載
の半導体装置において、 上記不揮発性メモリーセルの制御ゲート電極は、上記浮
遊ゲート電極から半導体基板に跨って形成されているこ
とを特徴とする半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein a control gate electrode of said nonvolatile memory cell is formed from said floating gate electrode to a semiconductor substrate. Characteristic semiconductor device.
【請求項5】 請求項1〜4のうちいずれか1つに記載
の半導体装置において、 上記制御ゲート電極及びゲート電極が、多結晶シリコン
膜、非晶質シリコン膜、金属膜、多結晶シリコン膜と金
属膜もしくは金属化合物膜との積層膜、非晶質シリコン
膜と金属膜もしくは金属化合物膜との積層膜、金属膜と
金属膜との積層膜、金属膜と金属膜と多結晶シリコン膜
との積層膜、金属膜と金属膜と非晶質シリコン膜との積
層膜のうちいずれか1つによって構成されていることを
特徴とする半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the control gate electrode and the gate electrode are a polycrystalline silicon film, an amorphous silicon film, a metal film, and a polycrystalline silicon film. And a metal film or a metal compound film, a stacked film of an amorphous silicon film and a metal film or a metal compound film, a stacked film of a metal film and a metal film, a metal film, a metal film, and a polycrystalline silicon film. Wherein the semiconductor device is formed of any one of a stacked film of a metal film, a metal film, and an amorphous silicon film.
【請求項6】 請求項1記載の半導体装置において、 上記不揮発性メモリーセルの制御ゲート電極と上記電界
効果トランジスタのゲート電極とは、共通の上層側導体
膜及び下層側導体膜により構成されていて、 上記周辺回路領域の第2の活性領域における下層側導体
膜は、上記電界効果トランジスタのゲート長方向に直交
する断面内で、上記素子分離間に挟まれて素子分離と自
己整合しており、 上記素子分離の上面の高さ位置は、上記下層側導体膜の
上面の高さ位置とほぼ同じであることを特徴とする半導
体装置。
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the control gate electrode of the nonvolatile memory cell and the gate electrode of the field-effect transistor are formed of a common upper-layer conductor film and a lower-layer conductor film. The lower conductive film in the second active region of the peripheral circuit region is self-aligned with the element isolation between the element isolations in a cross section orthogonal to the gate length direction of the field effect transistor; A semiconductor device, wherein a height position of an upper surface of the element isolation is substantially the same as a height position of an upper surface of the lower conductive film.
【請求項7】 請求項1記載の半導体装置において、 上記電界効果トランジスタのゲート電極は、上層側導体
膜及び下層側導体膜により構成されていて、 上記不揮発性メモリーセルの制御ゲート電極は、上記上
層側導体膜のみで構成され、かつ上記浮遊ゲート電極と
半導体基板とに跨って形成されていて、 上記周辺回路領域の第2の活性領域における下層側導体
膜は、上記電界効果トランジスタのゲート長方向に直交
する断面内で、上記素子分離間に挟まれて素子分離と自
己整合していることを特徴とする半導体装置。
7. The semiconductor device according to claim 1, wherein a gate electrode of the field-effect transistor comprises an upper-layer conductor film and a lower-layer conductor film, and the control gate electrode of the nonvolatile memory cell is The lower conductive film in the second active region of the peripheral circuit region is formed of only the upper conductive film and is formed over the floating gate electrode and the semiconductor substrate. A semiconductor device characterized by being self-aligned with an element isolation sandwiched between the element isolations in a cross section orthogonal to a direction.
【請求項8】 請求項6又は7記載の半導体装置におい
て、 上記下層側導体膜が、多結晶シリコン膜、非晶質シリコ
ン膜、金属膜、多結晶シリコン膜と金属膜もしくは金属
化合物膜との積層膜、非晶質シリコン膜と金属膜もしく
は金属化合物膜との積層膜、金属膜と金属膜との積層
膜、金属膜と金属膜と多結晶シリコン膜との積層膜、金
属膜と金属膜と非晶質シリコン膜との積層膜のうちいず
れか1つによって構成されていることを特徴とする半導
体装置。
8. The semiconductor device according to claim 6, wherein the lower conductive film is a polycrystalline silicon film, an amorphous silicon film, a metal film, a polycrystalline silicon film and a metal film or a metal compound film. Laminated film, laminated film of amorphous silicon film and metal film or metal compound film, laminated film of metal film and metal film, laminated film of metal film, metal film and polycrystalline silicon film, metal film and metal film A semiconductor device comprising any one of a stacked film of a silicon film and an amorphous silicon film.
【請求項9】 請求項1〜8のうちいずれか1つに記載
の半導体装置において、 上記不揮発性メモリーセルのゲート絶縁膜の厚みは、上
記電界効果型トランジスタのゲート絶縁膜の厚みよりも
大きいことを特徴とする半導体装置。
9. The semiconductor device according to claim 1, wherein a thickness of a gate insulating film of the nonvolatile memory cell is larger than a thickness of a gate insulating film of the field-effect transistor. A semiconductor device characterized by the above-mentioned.
【請求項10】 請求項1〜9のうちいずれか1つに記
載の半導体装置において、 上記周辺回路領域における上記半導体基板の表面付近の
領域は、エピタキシャル成長によって形成された半導体
結晶膜によって構成されていることを特徴とする半導体
装置。
10. The semiconductor device according to claim 1, wherein a region near a surface of the semiconductor substrate in the peripheral circuit region is constituted by a semiconductor crystal film formed by epitaxial growth. A semiconductor device.
【請求項11】 半導体基板のメモリーセル領域の第1
の活性領域上にトンネル絶縁膜,浮遊ゲート電極,ゲー
ト絶縁膜及び制御ゲート電極を有する不揮発性メモリー
セルを形成する一方、半導体基板の周辺回路領域の第2
の活性領域上にゲート絶縁膜及びゲート電極を有する電
界効果型トランジスタを形成するための半導体装置の製
造方法であって、 上記メモリーセル領域における半導体基板の上面の高さ
位置が上記周辺回路領域における半導体基板の上面の高
さ位置よりも下方になるように、両者の上面間に高低差
を形成する第1の工程と、 上記メモリーセル領域における上記半導体基板の上面上
にトンネル絶縁膜及び第1の導体膜を順次形成し、上記
第1の導体膜の上面の高さ位置を上記周辺回路領域にお
ける半導体基板の上面の高さ位置とほぼ同じにする第2
の工程と、 上記メモリーセル領域及び上記周辺回路領域における半
導体基板に、第1,第2の活性領域をそれぞれ取り囲む
素子分離用溝を形成する第3の工程と、 上記溝を絶縁膜で埋め込んで溝型の素子分離を形成する
第4の工程とを備えていることを特徴とする半導体装置
の製造方法。
11. A first memory cell region on a semiconductor substrate.
Forming a nonvolatile memory cell having a tunnel insulating film, a floating gate electrode, a gate insulating film and a control gate electrode on the active region of the semiconductor substrate,
A method of manufacturing a semiconductor device for forming a field effect transistor having a gate insulating film and a gate electrode on an active region of the semiconductor device. A first step of forming a height difference between the upper surfaces of the semiconductor substrate so as to be lower than a height position of the upper surface of the semiconductor substrate; A second conductive film is sequentially formed, and the height position of the upper surface of the first conductive film is substantially the same as the height position of the upper surface of the semiconductor substrate in the peripheral circuit region.
And a third step of forming device isolation trenches surrounding the first and second active regions in the semiconductor substrate in the memory cell region and the peripheral circuit region, respectively. And a fourth step of forming a groove-type element isolation.
【請求項12】 請求項11記載の半導体装置の製造方
法において、 上記第4の工程の後に、 基板上に、ゲート絶縁膜用絶縁膜,第2の導体膜及び導
体保護膜を順次形成する工程と、 制御ゲート電極形成領域とゲート電極形成領域とを覆う
マスク部材を用いたエッチングにより、上記導体保護膜
及び上記第2の導体膜を選択的に除去して、上記第1の
活性領域には制御ゲート電極及びその上の電極保護膜
を、上記第2の活性領域にはゲート電極をそれぞれ形成
する工程と、 上記マスク部材を除去した後、上記周辺回路領域を覆う
マスク部材と上記電極保護膜とをマスクとして用いたエ
ッチングにより、上記ゲート絶縁膜用絶縁膜及び第1の
導体膜を選択的に除去して、上記第1の活性領域に浮遊
ゲート電極を形成する工程とをさらに備えていることを
特徴とする半導体装置の製造方法。
12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein after the fourth step, a gate insulating film insulating film, a second conductor film, and a conductor protection film are sequentially formed on the substrate. The conductive protective film and the second conductive film are selectively removed by etching using a mask member covering the control gate electrode formation region and the gate electrode formation region, and the first active region is Forming a control gate electrode and an electrode protection film thereon, and forming a gate electrode in the second active region; and removing the mask member and then covering the peripheral circuit region with the mask member and the electrode protection film. Forming a floating gate electrode in the first active region by selectively removing the insulating film for a gate insulating film and the first conductor film by etching using the above as a mask. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim Rukoto.
【請求項13】 請求項11記載の半導体装置の製造方
法において、 上記第4の工程の後に、 基板上にゲート絶縁膜用絶縁膜及び第2の導体膜を順次
形成する工程と、 上記メモリーセル領域とゲート電極形成領域とを覆うマ
スク部材を用いたエッチングにより、上記第2の導体膜
を選択的に除去して、上記第2の活性領域にゲート電極
を形成する工程と、 上記マスク部材を除去した後、上記周辺回路領域と制御
ゲート電極形成領域とを覆うマスク部材を用いたエッチ
ングにより、上記第2の導体膜,上記ゲート絶縁膜用絶
縁膜及び上記第1の導体膜を順次選択的に除去して、上
記第1の活性領域に制御ゲート電極及び浮遊ゲート電極
を形成する工程とをさらに備えていることを特徴とする
半導体装置の製造方法。
13. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein after the fourth step, a step of sequentially forming an insulating film for a gate insulating film and a second conductor film on a substrate; Forming a gate electrode in the second active region by selectively removing the second conductive film by etching using a mask member covering the region and the gate electrode formation region; After the removal, the second conductive film, the insulating film for the gate insulating film, and the first conductive film are selectively sequentially etched by using a mask member covering the peripheral circuit region and the control gate electrode formation region. Forming a control gate electrode and a floating gate electrode in the first active region.
【請求項14】 請求項11記載の半導体装置の製造方
法において、 上記第4の工程の後に、 上記周辺回路領域と浮遊ゲート電極形成領域とを覆うマ
スク部材を用いたエッチングにより、上記第1の導体膜
を選択的に除去して、上記第1の活性領域に浮遊ゲート
電極を形成する工程と、 上記マスク部材を除去した後、基板上にゲート絶縁膜用
絶縁膜及び第2の導体膜を順次形成する工程と、 制御ゲート電極形成領域とゲート電極形成領域とを覆う
マスク部材を用いたエッチングにより、上記第1の導体
膜,上記ゲート絶縁膜用絶縁膜及び上記第2の導体膜を
選択的に除去して、上記第1の活性領域には浮遊ゲート
電極から半導体基板に跨る制御ゲート電極を、上記第2
の活性領域にはゲート電極をそれぞれ形成する工程とを
さらに備えていることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
14. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein, after the fourth step, the first step is performed by etching using a mask member covering the peripheral circuit region and the floating gate electrode formation region. Forming a floating gate electrode in the first active region by selectively removing the conductive film; and, after removing the mask member, forming an insulating film for a gate insulating film and a second conductive film on the substrate. Selecting the first conductive film, the insulating film for the gate insulating film, and the second conductive film by sequentially forming and etching using a mask member covering the control gate electrode forming region and the gate electrode forming region; And a control gate electrode extending from the floating gate electrode to the semiconductor substrate is provided in the first active region.
Forming a gate electrode in each of the active regions.
【請求項15】 請求項11〜14のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記ゲート絶縁膜用絶縁膜の形成は、上記ゲート絶縁膜
用絶縁膜の上記メモリーセル領域における厚みを上記周
辺回路領域における厚みよりも大きくするように行うこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the insulating film for a gate insulating film is formed in the memory cell region of the insulating film for a gate insulating film. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the thickness is set to be larger than the thickness in the peripheral circuit region.
【請求項16】 請求項11〜15のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記第1の工程は、 基板上にシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を順次形成
する工程と、 上記メモリーセル領域のシリコン窒化膜を選択的に除去
する工程と、 上記シリコン窒化膜をマスクとして熱酸化を行い、上記
メモリーセル領域における半導体基板の上にLOCOS
膜を形成する工程と、 上記シリコン窒化膜及び上記LOCOS膜を除去する工
程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
16. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the first step includes: sequentially forming a silicon oxide film and a silicon nitride film on a substrate; Selectively removing the silicon nitride film in the memory cell region; performing thermal oxidation using the silicon nitride film as a mask;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a film; and removing the silicon nitride film and the LOCOS film.
【請求項17】 請求項11〜15のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記第1の工程は、 上記メモリーセル領域上に開口を有するマスク部材を用
いたエッチングにより、上記メモリーセル領域の半導体
基板をある深さまで部分的に除去する工程を含むことを
特徴とする半導体装置の製造方法。
17. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the first step is performed by etching using a mask member having an opening on the memory cell region. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of partially removing a semiconductor substrate in the memory cell region to a certain depth.
【請求項18】 請求項11〜15のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記第1の工程は、 基板上に絶縁膜を形成する工程と、 上記絶縁膜のうち上記周辺回路領域上の部分を選択的に
除去する工程と、 上記絶縁膜の残存部分をマスクに用いて、上記周辺回路
領域において露出している上記半導体基板の表面上に半
導体結晶膜をエピタキシャル成長させる工程と、 上記絶縁膜の残存部分を除去する工程とを含むことを特
徴とする半導体装置の製造方法。
18. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the first step includes: forming an insulating film on a substrate; Selectively removing a portion on the peripheral circuit region; and epitaxially growing a semiconductor crystal film on the surface of the semiconductor substrate exposed in the peripheral circuit region using the remaining portion of the insulating film as a mask. And a step of removing a remaining portion of the insulating film.
【請求項19】 請求項11〜15のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記第2の工程は、 基板上に、トンネル絶縁膜及び第1の導体膜を順次形成
する工程と、 上記第1の導体膜を、少なくとも上記周辺回路領域の上
記トンネル絶縁膜が露出するまでCMPにより除去する
工程と、 上記周辺回路領域における上記トンネル絶縁膜をエッチ
ングにより除去する工程とを含むことを特徴とする半導
体装置の製造方法。
19. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the second step includes sequentially forming a tunnel insulating film and a first conductive film on the substrate. A step of removing the first conductive film by CMP until at least the tunnel insulating film in the peripheral circuit region is exposed; and a step of etching the tunnel insulating film in the peripheral circuit region by etching. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項20】 請求項11〜15のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記第2の工程は、 基板上に、トンネル絶縁膜及び第1の導体膜を順次形成
する工程と、 上記メモリーセル領域を覆うマスク部材を用いたエッチ
ングにより、上記周辺回路領域における上記第1の導体
膜及び上記トンネル絶縁膜を順次選択的に除去する工程
とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
20. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein in the second step, a tunnel insulating film and a first conductor film are sequentially formed on a substrate. And a step of selectively removing the first conductive film and the tunnel insulating film in the peripheral circuit region sequentially by etching using a mask member covering the memory cell region. Device manufacturing method.
【請求項21】 請求項11〜15のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記第2の工程は、 基板上に、トンネル絶縁膜及び第1の導体膜を順次形成
する工程と、 上記メモリーセル領域と上記周辺回路領域における上記
メモリーセル領域との境界付近の領域とを少なくとも覆
うマスク部材を用いたエッチングにより、上記第1の導
体膜及び上記トンネル絶縁膜を順次選択的に除去する工
程と、 上記マスク部材を除去した後、残存している上記第1の
導体膜のうち上記周辺回路領域における上記メモリーセ
ル領域との境界付近の領域で突出している部分をCMP
により除去する工程と、 上記周辺回路領域における上記トンネル絶縁膜をエッチ
ングにより除去する工程とを含むことを特徴とする半導
体装置の製造方法。
21. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein in the second step, a tunnel insulating film and a first conductor film are sequentially formed on a substrate. Selectively etching the first conductor film and the tunnel insulating film sequentially by etching using a mask member that covers at least a region near a boundary between the memory cell region and the memory cell region in the peripheral circuit region. And removing a portion of the first conductive film remaining in the peripheral circuit region near a boundary with the memory cell region in the peripheral circuit region after removing the mask member.
And a step of removing the tunnel insulating film in the peripheral circuit region by etching.
【請求項22】 半導体基板のメモリーセル領域の第1
の活性領域上にトンネル絶縁膜,浮遊ゲート電極,ゲー
ト絶縁膜及び制御ゲート電極を有する不揮発性メモリー
セルを形成する一方、半導体基板の周辺回路領域の第2
の活性領域上にゲート絶縁膜及びゲート電極を有する電
界効果型トランジスタを形成するための半導体装置の製
造方法であって、 上記周辺回路領域における上記半導体基板が露出してい
る状態で、上記メモリーセル領域に、トンネル絶縁膜
と、該トンネル絶縁膜上の第1の導体膜と、該第1の導
体膜上の導体保護膜とを形成する第1の工程と、 上記周辺回路領域における上記半導体基板の上に半導体
結晶を成長させて、上面の高さ位置が上記メモリーセル
領域内の上記第1の導体膜の上面の高さ位置とほぼ同じ
である半導体結晶膜を形成する第2の工程と、 上記第1の導体膜上の上記第1の導体保護膜を除去する
第3の工程と、 上記メモリーセル領域及び上記周辺回路領域に上記第
1,第2の活性領域を取り囲む素子分離用の溝を形成す
る第4の工程と、 上記溝を絶縁膜で埋め込んで溝型の素子分離を形成する
第5の工程とを備えていることを特徴とする半導体装置
の製造方法。
22. A first memory cell region of a semiconductor substrate.
Forming a nonvolatile memory cell having a tunnel insulating film, a floating gate electrode, a gate insulating film and a control gate electrode on the active region of the semiconductor substrate,
A method of manufacturing a semiconductor device for forming a field effect transistor having a gate insulating film and a gate electrode on an active region of the semiconductor device, wherein the semiconductor substrate in the peripheral circuit region is exposed, A first step of forming a tunnel insulating film, a first conductor film on the tunnel insulating film, and a conductor protection film on the first conductor film in a region, and the semiconductor substrate in the peripheral circuit region. Forming a semiconductor crystal film having a height position on the upper surface substantially equal to a height position on the upper surface of the first conductor film in the memory cell region; A third step of removing the first conductor protection film on the first conductor film, and a device isolation for surrounding the first and second active regions in the memory cell region and the peripheral circuit region. Form a groove A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a fourth step; and a fifth step of forming a trench-type element isolation by filling the trench with an insulating film.
【請求項23】 請求項22記載の半導体装置の製造方
法において、 上記第1の工程は、 上記半導体基板の上に、トンネル絶縁膜,第1の導体膜
及び導体保護膜を順次形成する工程と、 上記メモリーセル領域を覆うマスク部材を用いたエッチ
ングにより、上記周辺回路領域における上記導体保護
膜,第1の導体膜及び上記トンネル絶縁膜を順次除去す
る工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
23. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 22, wherein the first step includes: sequentially forming a tunnel insulating film, a first conductor film, and a conductor protection film on the semiconductor substrate. A step of sequentially removing the conductor protective film, the first conductor film and the tunnel insulating film in the peripheral circuit region by etching using a mask member covering the memory cell region. Manufacturing method.
【請求項24】 請求項22記載の半導体装置の製造方
法において、 上記第1の工程は、 上記半導体基板の上に、トンネル絶縁膜及び第1の導体
膜を順次形成する工程と、 上記メモリーセル領域を覆うマスク部材を用いたエッチ
ングにより、上記周辺回路領域における上記第1の導体
膜及び上記トンネル絶縁膜を除去する工程と、 上記マスク部材を除去した後、上記メモリーセル領域の
上記第1の導体膜と上記周辺回路領域の上記半導体基板
との上に、上記第1の導体膜の上では上記半導体基板の
上よりも厚くなるように第1の導体保護膜を形成する工
程と、 エッチバックにより、上記メモリーセル領域における上
記第1の導体膜上の第1の導体保護膜が残存する条件
で、上記周辺回路領域の上記第1の導体保護膜を除去す
る工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
24. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 22, wherein the first step is a step of sequentially forming a tunnel insulating film and a first conductor film on the semiconductor substrate; Removing the first conductor film and the tunnel insulating film in the peripheral circuit region by etching using a mask member covering the region; and, after removing the mask member, removing the first conductive film and the tunnel insulating film in the memory cell region. Forming a first conductor protection film on the conductor film and the semiconductor substrate in the peripheral circuit region so that the first conductor protection film is thicker on the first conductor film than on the semiconductor substrate; Removing the first conductor protection film in the peripheral circuit region under the condition that the first conductor protection film on the first conductor film in the memory cell region remains. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim and.
【請求項25】 請求項22記載の半導体装置の製造方
法において、 上記第1の工程は、 上記半導体基板の上に、トンネル絶縁膜,第1の導体膜
及び第1の導体保護膜を順次形成する工程と、 上記メモリーセル領域を覆うマスク部材を用いたエッチ
ングにより、上記周辺回路領域の上記第1の導体保護
膜,第1の導体膜及びトンネル絶縁膜を除去する工程
と、 上記マスク部材を除去した後、基板上に、第2の導体保
護膜を形成する工程と、 エッチバックにより、上記第1の導体膜上の第1の導体
保護膜が残存する条件で、上記第1の導体膜の側面上に
第2の導体保護膜を残しながら上記第2の導体保護膜を
除去する工程とを含むことを特徴とすることを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
25. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 22, wherein the first step includes sequentially forming a tunnel insulating film, a first conductor film, and a first conductor protection film on the semiconductor substrate. Removing the first conductor protective film, the first conductor film, and the tunnel insulating film in the peripheral circuit region by etching using a mask member covering the memory cell region; Forming a second conductor protection film on the substrate after the removal, and etching back the first conductor film under the condition that the first conductor protection film on the first conductor film remains. Removing the second conductor protection film while leaving the second conductor protection film on the side surface of the semiconductor device.
【請求項26】 請求項22〜25のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記第5の工程の後に、 基板上に、ゲート絶縁膜用絶縁膜,第2の導体膜及び保
護膜を形成する工程と、 制御ゲート電極形成領域とゲート電極形成領域とを覆う
マスク部材を用いたエッチングにより、上記保護膜及び
上記第2の導体膜を選択的に除去して、上記第1の活性
領域には制御ゲート電極及びその上の電極保護膜を、上
記第2の活性領域にはゲート電極をそれぞれ形成する工
程と、 上記マスク部材を除去した後、上記周辺回路領域を覆う
マスク部材と上記電極保護膜とをマスクとして用いたエ
ッチングにより、上記ゲート絶縁膜用絶縁膜及び第1の
導体膜を選択的に除去して、上記第1の活性領域に浮遊
ゲート電極を形成する工程とをさらに備えていることを
特徴とする半導体装置の製造方法。
26. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 22, wherein after the fifth step, an insulating film for a gate insulating film and a second conductive film are formed on the substrate. And a step of forming a protective film, and selectively removing the protective film and the second conductor film by etching using a mask member covering the control gate electrode formation region and the gate electrode formation region. A step of forming a control gate electrode and an electrode protective film thereon on the first active region, a step of forming a gate electrode on the second active region, and a mask covering the peripheral circuit region after removing the mask member Forming a floating gate electrode in the first active region by selectively removing the insulating film for the gate insulating film and the first conductive film by etching using the member and the electrode protective film as a mask; When Method of manufacturing a semiconductor device characterized in that it comprises further.
【請求項27】 請求項22〜25のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記第5の工程の後に、 基板上にゲート絶縁膜用絶縁膜及び第2の導体膜を順次
形成する工程と、 上記メモリーセル領域とゲート電極形成領域とを覆うマ
スク部材を用いたエッチングにより、上記第2の導体膜
を選択的に除去して、上記第2の活性領域にゲート電極
を形成する工程と、 上記マスク部材を除去した後、上記周辺回路領域と制御
ゲート電極形成領域とを覆うマスク部材を用いたエッチ
ングにより、上記第2の導体膜,上記ゲート絶縁膜用絶
縁膜及び上記第1の導体膜を順次選択的に除去して、上
記第1の活性領域に制御ゲート電極及び浮遊ゲート電極
を形成する工程とをさらに備えていることを特徴とする
半導体装置の製造方法。
27. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 22, wherein after the fifth step, an insulating film for a gate insulating film and a second conductive film are formed on the substrate. Forming a gate electrode in the second active region by selectively removing the second conductive film by sequentially forming and etching using a mask member covering the memory cell region and the gate electrode formation region; Forming, after removing the mask member, etching using a mask member covering the peripheral circuit region and the control gate electrode formation region to form the second conductor film, the gate insulating film insulating film and the gate insulating film insulating film. Forming a control gate electrode and a floating gate electrode in the first active region by sequentially and selectively removing the first conductor film.
【請求項28】 請求項22〜25のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記第5の工程の後に、 上記周辺回路領域と浮遊ゲート電極形成領域とを覆うマ
スク部材を用いたエッチングにより、上記第1の導体膜
を選択的に除去して、上記第1の活性領域に浮遊ゲート
電極を形成する工程と、 上記マスク部材を除去した後、基板上にゲート絶縁膜用
絶縁膜及び第2の導体膜を順次形成する工程と、 制御ゲート電極形成領域とゲート電極形成領域とを覆う
マスク部材を用いたエッチングにより、上記第1の導体
膜,上記ゲート絶縁膜用絶縁膜及び上記第2の導体膜を
選択的に除去して、上記メモリーセル領域には上記第1
の活性領域における浮遊ゲート電極から半導体基板に跨
る制御ゲート電極を、上記周辺回路領域にはゲート電極
をそれぞれ形成する工程とをさらに備えていることを特
徴とする半導体装置の製造方法。
28. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 22, wherein after the fifth step, a mask member covering the peripheral circuit region and the floating gate electrode formation region is formed. Forming the floating gate electrode in the first active region by selectively removing the first conductive film by the used etching; and removing the mask member and then forming a gate insulating film on the substrate. A step of sequentially forming an insulating film and a second conductive film; and etching using a mask member covering the control gate electrode forming region and the gate electrode forming region, thereby forming the first conductive film and the insulating film for the gate insulating film. And the second conductive film is selectively removed, and the first memory film is provided in the memory cell region.
Forming a control gate electrode extending from the floating gate electrode to the semiconductor substrate in the active region and a gate electrode in the peripheral circuit region.
【請求項29】 請求項22〜28のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記ゲート絶縁膜用絶縁膜の形成は、上記ゲート絶縁膜
用絶縁膜の上記メモリーセル領域における厚みを上記周
辺回路領域における厚みよりも大きくするように行うこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
29. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 22, wherein the formation of the insulating film for a gate insulating film is performed in the memory cell region of the insulating film for a gate insulating film. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the thickness is set to be larger than the thickness in the peripheral circuit region.
【請求項30】 半導体基板のメモリーセル領域の少な
くとも第1の活性領域上にトンネル絶縁膜,浮遊ゲート
電極,ゲート絶縁膜及び制御ゲート電極を有する不揮発
性メモリーセルを形成する一方、半導体基板の周辺回路
領域の少なくとも第2の活性領域上にゲート絶縁膜及び
ゲート電極を有する電界効果型トランジスタを形成する
ための半導体装置の製造方法であって、 上記メモリーセル領域における半導体基板の上面の高さ
位置が上記周辺回路領域における半導体基板の上面の高
さ位置よりも下方になるように、両者の上面間に高低差
を形成する第1の工程と、 上記メモリーセル領域における上記半導体基板の上面上
にトンネル絶縁膜及び第1の導体膜を順次形成し、上記
第1の導体膜の上面の高さ位置を上記周辺回路領域にお
ける半導体基板の上面の高さ位置とほぼ同じにする第2
の工程と、 上記メモリーセル領域及び上記周辺回路領域における半
導体基板に、第1,第2の活性領域をそれぞれ取り囲む
素子分離用溝を形成する第3の工程と、 基板上に、ゲート絶縁膜用絶縁膜及び第2の導体膜を形
成する第4の工程と、 上記溝を絶縁膜で埋め込んで溝型の素子分離を形成する
第5の工程とを備えていることを特徴とする半導体装置
の製造方法。
30. A nonvolatile memory cell having a tunnel insulating film, a floating gate electrode, a gate insulating film, and a control gate electrode formed on at least a first active region of a memory cell region of a semiconductor substrate, and around a semiconductor substrate. A method for manufacturing a semiconductor device for forming a field effect transistor having a gate insulating film and a gate electrode on at least a second active region of a circuit region, comprising: a height position of an upper surface of a semiconductor substrate in the memory cell region Forming a height difference between the upper surface of the semiconductor substrate and the upper surface of the semiconductor substrate in the peripheral circuit region. A tunnel insulating film and a first conductor film are sequentially formed, and a height position of an upper surface of the first conductor film is set to a half in the peripheral circuit region. The to be substantially the same as the height position of the upper surface of the body substrate 2
Forming a device isolation groove surrounding the first and second active regions in the semiconductor substrate in the memory cell region and the peripheral circuit region; and forming a gate insulating film on the substrate. A semiconductor device comprising: a fourth step of forming an insulating film and a second conductor film; and a fifth step of forming the groove-type element isolation by filling the groove with an insulating film. Production method.
【請求項31】 請求項30記載の半導体装置の製造方
法において、 上記第5の工程の後に、 基板上に、第3の導体膜及び導体保護膜を順次形成する
工程と、 制御ゲート電極形成領域とゲート電極形成領域とを覆う
マスク部材を用いたエッチングにより、上記導体保護
膜、上記第3の導体膜及び上記第2の導体膜を選択的に
除去して、上記第1の活性領域には制御ゲート電極及び
その上の電極保護膜を、上記第2の活性領域にはゲート
電極をそれぞれ形成する工程と、 上記マスク部材を除去した後、上記周辺回路領域を覆う
マスク部材及び上記電極保護膜をマスクとしたエッチン
グにより、上記ゲート絶縁膜用絶縁膜及び第1の導体膜
を順次選択的に除去して上記第1の活性領域に浮遊ゲー
ト電極を形成する工程とをさらに備えていることを特徴
とする半導体装置の製造方法。
31. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 30, wherein after the fifth step, a step of sequentially forming a third conductor film and a conductor protection film on the substrate; The conductor protective film, the third conductor film, and the second conductor film are selectively removed by etching using a mask member that covers the gate electrode formation region and the first active region. A step of forming a control gate electrode and an electrode protection film thereon, and a step of forming a gate electrode in the second active region; and, after removing the mask member, a mask member and the electrode protection film covering the peripheral circuit region. Forming a floating gate electrode in the first active region by sequentially and selectively removing the insulating film for the gate insulating film and the first conductor film by etching using a mask as a mask. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim.
【請求項32】 請求項30記載の半導体装置の製造方
法において、 上記第5の工程の後に、 基板上に第3の導体膜を形成する工程と、 上記メモリーセル領域とゲート電極形成領域とを覆うマ
スク部材を用いたエッチングにより、上記第3の導体膜
及び第2の導体膜を選択的に除去して上記第2の活性領
域にゲート電極を形成する工程と、 上記マスク部材を除去した後、上記周辺回路領域と制御
ゲート電極形成領域とを覆うマスク部材を用いたエッチ
ングにより、上記第3の導体膜、上記第2の導体膜、上
記ゲート絶縁膜用絶縁膜及び上記第1の導体膜を順次選
択的に除去して上記第1の活性領域に上記制御ゲート電
極及び上記浮遊ゲート電極を形成する工程とをさらに備
えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
32. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 30, wherein, after the fifth step, a step of forming a third conductor film on a substrate; and the step of forming the memory cell region and the gate electrode formation region. Forming a gate electrode in the second active region by selectively removing the third conductor film and the second conductor film by etching using a mask member to cover; and after removing the mask member, The third conductor film, the second conductor film, the insulation film for the gate insulation film, and the first conductor film by etching using a mask member covering the peripheral circuit region and the control gate electrode formation region. And selectively forming the control gate electrode and the floating gate electrode in the first active region by sequentially and selectively removing the control gate electrode and the floating gate electrode, respectively.
【請求項33】 請求項30記載の半導体装置の製造方
法において、 上記第5の工程の後に、 上記メモリーセル領域内の上記第2の導体膜及びゲート
絶縁膜用絶縁膜を除去する工程と、 上記周辺回路領域と浮遊ゲート電極形成領域とを覆うマ
スク部材を用いたエッチングにより、上記第1の導体膜
を選択的に除去して上記第1の活性領域に浮遊ゲート電
極を形成する工程と、 上記マスク部材を除去した後、上記第1の活性領域の上
記浮遊ゲート電極の上に選択的に第2のゲート絶縁膜用
絶縁膜を形成し、さらに基板上に第3の導体膜を形成す
る工程と、 制御ゲート電極形成領域とゲート電極形成領域とを覆う
マスク部材を用いたエッチングにより、上記第2及び第
3の導体膜を選択的に除去して、上記第1の活性領域に
は浮遊ゲート電極から半導体基板に跨る制御ゲート電極
を、上記第2の活性領域にはゲート電極をそれぞれ形成
する工程とをさらに備えていることを特徴とする半導体
装置の製造方法。
33. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 30, wherein after the fifth step, a step of removing the second conductor film and the insulating film for a gate insulating film in the memory cell region; Forming a floating gate electrode in the first active region by selectively removing the first conductive film by etching using a mask member covering the peripheral circuit region and the floating gate electrode formation region; After removing the mask member, an insulating film for a second gate insulating film is selectively formed on the floating gate electrode in the first active region, and a third conductive film is formed on the substrate. A step of selectively removing the second and third conductive films by etching using a mask member covering the control gate electrode formation region and the gate electrode formation region, and floating the first active region. The gate electrode A control gate electrode extending over the semiconductor substrate, a method of manufacturing a semiconductor device in the second active region, characterized by further comprising a step of forming a gate electrode, respectively.
【請求項34】 請求項30,31又は32記載の半導
体装置の製造方法において、 上記ゲート絶縁膜用絶縁膜の形成は、上記ゲート絶縁膜
用絶縁膜の上記メモリーセル領域における厚みを上記周
辺回路領域における厚みよりも大きくするように行うこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
34. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 30, wherein forming the insulating film for a gate insulating film comprises setting the thickness of the insulating film for a gate insulating film in the memory cell region to the peripheral circuit. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the method is performed so that the thickness is larger than a thickness in a region.
【請求項35】 請求項30〜34のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記第1の工程は、 基板上にシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を順次形成
する工程と、 上記メモリーセル領域のシリコン窒化膜を選択的に除去
する工程と、 上記シリコン窒化膜をマスクとして熱酸化を行い、上記
メモリーセル領域における半導体基板の上にLOCOS
膜を形成する工程と、 上記シリコン窒化膜及び上記LOCOS膜を除去する工
程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
35. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 30, wherein the first step includes: sequentially forming a silicon oxide film and a silicon nitride film on a substrate; Selectively removing the silicon nitride film in the memory cell region; performing thermal oxidation using the silicon nitride film as a mask;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a film; and removing the silicon nitride film and the LOCOS film.
【請求項36】 請求項30〜34のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記第1の工程は、 上記メモリーセル領域上に開口を有するマスク部材を用
いたエッチングにより、上記メモリーセル領域の半導体
基板をある深さまで部分的に除去する工程を含むことを
特徴とする半導体装置の製造方法。
36. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 30, wherein the first step is performed by etching using a mask member having an opening on the memory cell region. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of partially removing a semiconductor substrate in the memory cell region to a certain depth.
【請求項37】 請求項30〜34のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記第1の工程は、 基板上に絶縁膜を形成する工程と、 上記絶縁膜のうち上記周辺回路領域上の部分を選択的に
除去する工程と、 上記絶縁膜の残存部分をマスクに用いて、上記周辺回路
領域において露出している上記半導体基板の表面上に半
導体結晶膜をエピタキシャル成長させる工程と、 上記絶縁膜の残存部分を除去する工程とを含むことを特
徴とする半導体装置の製造方法。
37. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 30, wherein the first step comprises: forming an insulating film on a substrate; Selectively removing a portion on the peripheral circuit region; and epitaxially growing a semiconductor crystal film on the surface of the semiconductor substrate exposed in the peripheral circuit region using the remaining portion of the insulating film as a mask. And a step of removing a remaining portion of the insulating film.
【請求項38】 請求項30〜34のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記第2の工程は、 基板上に、トンネル絶縁膜及び第1の導体膜を順次形成
する工程と、 上記第1の導体膜を、少なくとも上記周辺回路領域の上
記トンネル絶縁膜が露出するまでCMPにより除去する
工程と、 上記周辺回路領域における上記トンネル絶縁膜をエッチ
ングにより除去する工程とを含むことを特徴とする半導
体装置の製造方法。
38. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 30, wherein in the second step, a tunnel insulating film and a first conductor film are sequentially formed on a substrate. A step of removing the first conductive film by CMP until at least the tunnel insulating film in the peripheral circuit region is exposed; and a step of etching the tunnel insulating film in the peripheral circuit region by etching. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項39】 請求項30〜34のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記第2の工程は、 基板上に、トンネル絶縁膜及び第1の導体膜を順次形成
する工程と、 上記メモリーセル領域を覆うマスク部材を用いたエッチ
ングにより、上記周辺回路領域における上記第1の導体
膜及び上記トンネル絶縁膜を順次選択的に除去する工程
とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
39. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 30, wherein in the second step, a tunnel insulating film and a first conductor film are sequentially formed on a substrate. And a step of selectively removing the first conductive film and the tunnel insulating film in the peripheral circuit region sequentially by etching using a mask member covering the memory cell region. Device manufacturing method.
【請求項40】 請求項30〜34のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記第2の工程は、 基板上に、トンネル絶縁膜及び第1の導体膜を順次形成
する工程と、 上記メモリーセル領域と上記周辺回路領域における上記
メモリーセル領域との境界付近の領域とを少なくとも覆
うマスク部材を用いたエッチングにより、上記第1の導
体膜及び上記トンネル絶縁膜を順次選択的に除去する工
程と、 上記マスク部材を除去した後、残存している上記第1の
導体膜のうち上記周辺回路領域における上記メモリーセ
ル領域との境界付近の領域で突出している部分をCMP
により除去する工程と、 上記周辺回路領域における上記トンネル絶縁膜をエッチ
ングにより除去する工程とを含むことを特徴とする半導
体装置の製造方法。
40. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 30, wherein in the second step, a tunnel insulating film and a first conductor film are sequentially formed on a substrate. Selectively etching the first conductor film and the tunnel insulating film sequentially by etching using a mask member that covers at least a region near a boundary between the memory cell region and the memory cell region in the peripheral circuit region. And removing a portion of the first conductive film remaining in the peripheral circuit region near a boundary with the memory cell region in the peripheral circuit region after removing the mask member.
And a step of removing the tunnel insulating film in the peripheral circuit region by etching.
【請求項41】 半導体基板のメモリーセル領域の第1
の活性領域上にトンネル絶縁膜,浮遊ゲート電極,ゲー
ト絶縁膜及び制御ゲート電極を有する不揮発性メモリー
セルを形成する一方、半導体基板の周辺回路領域の第2
の活性領域上にゲート絶縁膜及びゲート電極を有する電
界効果型トランジスタを形成するための半導体装置の製
造方法であって、 上記周辺回路領域における上記半導体基板が露出してい
る状態で、上記メモリーセル領域に、トンネル絶縁膜
と、該トンネル絶縁膜上の第1の導体膜と、該第1の導
体膜上の導体保護膜とを形成する第1の工程と、 上記周辺回路領域における上記半導体基板の上に半導体
結晶を成長させて、上面の高さ位置が上記メモリーセル
領域内の上記第1の導体膜の上面の高さ位置とほぼ同じ
である半導体結晶膜を形成する第2の工程と、 上記第1の導体膜上の上記第1の導体保護膜を除去する
第3の工程と、 基板上に、ゲート絶縁膜用絶縁膜及び第2の導体膜を形
成する第4の工程と、 上記メモリーセル領域及び上記周辺回路領域に上記第
1,第2の活性領域を取り囲む素子分離用の溝を形成す
る第5の工程と、 上記溝を絶縁膜で埋め込んで溝型の素子分離を形成する
第6の工程とを備えていることを特徴とする半導体装置
の製造方法。
41. A first memory cell region of a semiconductor substrate
Forming a nonvolatile memory cell having a tunnel insulating film, a floating gate electrode, a gate insulating film and a control gate electrode on the active region of the semiconductor substrate,
A method of manufacturing a semiconductor device for forming a field effect transistor having a gate insulating film and a gate electrode on an active region of the semiconductor device, wherein the memory cell is exposed while the semiconductor substrate in the peripheral circuit region is exposed. A first step of forming a tunnel insulating film, a first conductor film on the tunnel insulating film, and a conductor protection film on the first conductor film in a region, and the semiconductor substrate in the peripheral circuit region. Forming a semiconductor crystal film in which a semiconductor crystal is grown on the substrate and the height position of the upper surface is substantially the same as the height position of the upper surface of the first conductive film in the memory cell region. A third step of removing the first conductor protective film on the first conductor film, a fourth step of forming an insulating film for a gate insulating film and a second conductor film on a substrate, The memory cell area and the memory cell area A fifth step of forming a groove for element isolation surrounding the first and second active regions in the side circuit region; and a sixth step of forming the groove-type element isolation by filling the groove with an insulating film. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項42】 請求項41記載の半導体装置の製造方
法において、 上記第1の工程は、 上記半導体基板の上に、トンネル絶縁膜,第1の導体膜
及び導体保護膜を順次形成する工程と、 上記メモリーセル領域を覆うマスク部材を用いたエッチ
ングにより、上記周辺回路領域における上記導体保護
膜,第1の導体膜及び上記トンネル絶縁膜を順次除去す
る工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
42. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 41, wherein the first step includes: sequentially forming a tunnel insulating film, a first conductor film, and a conductor protection film on the semiconductor substrate. A step of sequentially removing the conductor protective film, the first conductor film and the tunnel insulating film in the peripheral circuit region by etching using a mask member covering the memory cell region. Manufacturing method.
【請求項43】 請求項42記載の半導体装置の製造方
法において、 上記第1の工程は、 上記半導体基板の上に、トンネル絶縁膜及び第1の導体
膜を順次形成する工程と、 上記メモリーセル領域を覆うマスク部材を用いたエッチ
ングにより、上記周辺回路領域における上記第1の導体
膜及び上記トンネル絶縁膜を除去する工程と、 上記マスク部材を除去した後、上記メモリーセル領域の
上記第1の導体膜と上記周辺回路領域の上記半導体基板
との上に、上記第1の導体膜の上では上記半導体基板の
上よりも厚くなるように第1の導体保護膜を形成する工
程と、 エッチバックにより、上記メモリーセル領域における上
記第1の導体膜上の第1の導体保護膜が残存する条件
で、上記周辺回路領域の上記第1の導体保護膜を除去す
る工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
43. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 42, wherein said first step is a step of sequentially forming a tunnel insulating film and a first conductor film on said semiconductor substrate; Removing the first conductor film and the tunnel insulating film in the peripheral circuit region by etching using a mask member covering the region; and, after removing the mask member, removing the first conductive film and the tunnel insulating film in the memory cell region. Forming a first conductor protection film on the conductor film and the semiconductor substrate in the peripheral circuit region so that the first conductor protection film is thicker on the first conductor film than on the semiconductor substrate; Removing the first conductor protection film in the peripheral circuit region under the condition that the first conductor protection film on the first conductor film in the memory cell region remains. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim and.
【請求項44】 請求項41記載の半導体装置の製造方
法において、 上記第1の工程は、 上記半導体基板の上に、トンネル絶縁膜,第1の導体膜
及び第1の導体保護膜を順次形成する工程と、 上記メモリーセル領域を覆うマスク部材を用いたエッチ
ングにより、上記周辺回路領域の上記第1の導体保護
膜,第1の導体膜及びトンネル絶縁膜を除去する工程
と、 上記マスク部材を除去した後、基板上に、第2の導体保
護膜を形成する工程と、 エッチバックにより、上記第1の導体膜上の第1の導体
保護膜が残存する条件で、上記第1の導体膜の側面上に
第2の導体保護膜を残しながら上記第2の導体保護膜を
除去する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製
造方法。
44. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 41, wherein in the first step, a tunnel insulating film, a first conductor film, and a first conductor protection film are sequentially formed on the semiconductor substrate. Removing the first conductor protective film, the first conductor film, and the tunnel insulating film in the peripheral circuit region by etching using a mask member covering the memory cell region; Forming a second conductor protection film on the substrate after the removal, and etching back the first conductor film under the condition that the first conductor protection film on the first conductor film remains. Removing the second conductor protection film while leaving the second conductor protection film on the side surface of the semiconductor device.
【請求項45】 請求項41記載の半導体装置の製造方
法において、 上記第6の工程の後に、 基板上に、第3の導体膜及び導体保護膜を順次形成する
工程と、 制御ゲート電極形成領域とゲート電極形成領域とを覆う
マスク部材を用いたエッチングにより、上記導体保護
膜、上記第3の導体膜及び上記第2の導体膜を選択的に
除去して、上記第1の活性領域には制御ゲート電極及び
その上の電極保護膜を、上記第2の活性領域にはゲート
電極をそれぞれ形成する工程と、 上記マスク部材を除去した後、上記周辺回路領域を覆う
マスク部材及び上記電極保護膜をマスクとしたエッチン
グにより、上記ゲート絶縁膜用絶縁膜及び第1の導体膜
を順次選択的に除去して、上記第1の活性領域に浮遊ゲ
ート電極を形成する工程とをさらに備えていることを特
徴とする半導体装置の製造方法。
45. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 41, wherein after the sixth step, a step of sequentially forming a third conductor film and a conductor protection film on the substrate; The conductor protective film, the third conductor film, and the second conductor film are selectively removed by etching using a mask member that covers the gate electrode formation region and the first active region. A step of forming a control gate electrode and an electrode protection film thereon, and a step of forming a gate electrode in the second active region; and, after removing the mask member, a mask member and the electrode protection film covering the peripheral circuit region. Forming a floating gate electrode in the first active region by sequentially and selectively removing the insulating film for the gate insulating film and the first conductor film by etching using the mask as a mask. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim.
【請求項46】 請求項41記載の半導体装置の製造方
法において、 上記第6の工程の後に、 基板上に第3の導体膜を形成する工程と、 上記メモリーセル領域とゲート電極形成領域とを覆うマ
スク部材を用いたエッチングにより、上記第3の導体膜
及び第2の導体膜を選択的に除去して上記第2の活性領
域にゲート電極を形成する工程と、 上記マスク部材を除去した後、上記周辺回路領域と制御
ゲート電極形成領域とを覆うマスク部材を用いたエッチ
ングにより、上記第3の導体膜、上記第2の導体膜、上
記ゲート絶縁膜用絶縁膜及び上記第1の導体膜を順次選
択的に除去して上記第1の活性領域に上記制御ゲート電
極及び上記浮遊ゲート電極を形成する工程とをさらに備
えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
46. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 41, wherein after the sixth step, a step of forming a third conductor film on a substrate; and the step of forming the memory cell region and the gate electrode formation region. Forming a gate electrode in the second active region by selectively removing the third conductor film and the second conductor film by etching using a mask member to cover; and after removing the mask member, The third conductor film, the second conductor film, the insulation film for the gate insulation film, and the first conductor film by etching using a mask member covering the peripheral circuit region and the control gate electrode formation region. And selectively forming the control gate electrode and the floating gate electrode in the first active region by sequentially and selectively removing the control gate electrode and the floating gate electrode, respectively.
【請求項47】 請求項41記載の半導体装置の製造方
法において、 上記第6の工程の後に、 上記メモリーセル領域内の上記第2の導体膜及びゲート
絶縁膜用絶縁膜を除去する工程と、 上記周辺回路領域と浮遊ゲート電極形成領域とを覆うマ
スク部材を用いたエッチングにより、上記第1の導体膜
を選択的に除去して上記第1の活性領域に浮遊ゲート電
極を形成する工程と、 上記マスク部材を除去した後、上記第1の活性領域の上
記浮遊ゲート電極の上に選択的に第2のゲート絶縁膜用
絶縁膜を形成し、さらに基板上に第3の導体膜を形成す
る工程と、 制御ゲート電極形成領域とゲート電極形成領域とを覆う
マスク部材を用いたエッチングにより、上記第2及び第
3の導体膜を選択的に除去して、上記第1の活性領域に
は浮遊ゲート電極から半導体基板に跨る制御ゲート電極
を、上記第2の活性領域にはゲート電極をそれぞれ形成
する工程とをさらに備えていることを特徴とする半導体
装置の製造方法。
47. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 41, wherein, after the sixth step, a step of removing the second conductor film and the insulating film for a gate insulating film in the memory cell region; Forming a floating gate electrode in the first active region by selectively removing the first conductive film by etching using a mask member covering the peripheral circuit region and the floating gate electrode formation region; After removing the mask member, an insulating film for a second gate insulating film is selectively formed on the floating gate electrode in the first active region, and a third conductive film is formed on the substrate. A step of selectively removing the second and third conductive films by etching using a mask member covering the control gate electrode formation region and the gate electrode formation region, and floating the first active region. The gate electrode A control gate electrode extending over the semiconductor substrate, a method of manufacturing a semiconductor device in the second active region, characterized by further comprising a step of forming a gate electrode, respectively.
【請求項48】 請求項41,42,43,44,45
又は47記載の半導体装置において、 上記ゲート絶縁膜用絶縁膜の形成は、上記ゲート絶縁膜
用絶縁膜の上記メモリーセル領域における厚みを上記周
辺回路領域における厚みよりも大きくするように行うこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
48. The method according to claim 41,42,43,44,45.
49. The semiconductor device according to 47, wherein the formation of the insulating film for a gate insulating film is performed such that the thickness of the insulating film for the gate insulating film in the memory cell region is larger than the thickness in the peripheral circuit region. Manufacturing method of a semiconductor device.
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