KR100456256B1 - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
반전 내압 및 펀치 스루 내압을 확보하면서, 소자 분리폭이 작은 반도체 장치, 및 이러한 반도체 장치를 복잡한 프로세스를 사용하지 않고 용이하고 확실하게 제조할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법을 제공한다.Provided are a semiconductor device having a small device separation width while ensuring reverse breakdown voltage and punch through breakdown voltage, and a method of manufacturing a semiconductor device which can easily and reliably manufacture such a semiconductor device without using a complicated process.
소자 분리를 필요로 하는 인접해 있는 소자 상호의 소스, 드레인 영역을 분리 홈의 아래에 공통되는 폭 넓이를 가진 불순물 확산층선으로서 형성한다. 그리고, 게이트 절연막과 분리 절연막을 덮는 제1 도전막에 대하여, 분리를 행하는 패터닝을 행한다. 동시에, 여기서 사용하는 내(耐)에칭막을 이용하여 동일한 패턴으로 분리 절연막을 관통하여, 기판까지 에칭을 행하며, 기판에 소자 분리 홈(트렌치)을 형성하고, 이 소자 분리 홈으로 기판에 형성된 불순물 확산층선을 분단하여 소스선과 드레인선을 형성한다.Source and drain regions of adjacent elements requiring device isolation are formed as impurity diffusion layer lines having a common width under the isolation grooves. Then, patterning is performed for separation of the first conductive film covering the gate insulating film and the separation insulating film. At the same time, through the isolation insulating film in the same pattern using the internal etching film used here, etching is performed to the substrate, and an element isolation groove (trenches) is formed in the substrate, and the impurity diffusion layer formed in the substrate through the element isolation groove. The line is divided to form a source line and a drain line.
Description
본 발명은, EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 등의 반도체 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor devices such as EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM) and a manufacturing method thereof.
최근, EEPROM과 같은 전기적으로 기입 및 소거가 가능한 불휘발성 메모리의 개발이 한창이다. 또한, 저렴한 비용으로 고밀도를 달성할 수 있는 플래시 메모리가 주목되고 있다. 플래시 메모리 중에서, 도 16에 도시한 바와 같은 메모리 어레이 구성을 가진 플래시 EEPROM이 알려져 있다. 이 플래시 EEPROM은, 메모리 트랜지스터(MTr)가 매트릭스형으로 배치되고, 도면의 길이 방향으로 비트선(드레인선)(BL)과 소스선(SL)이 배치되며, 도면의 길이 방향의 메모리 트랜지스터(MTr)는, 이들 비트선(BL)과 소스선(SL)을 공유한다. 워드선(제어 게이트)(WL)은 비트선(BL)과 직교하여 배치되며, 각 메모리 트랜지스터(MTr)의 제어 게이트를 구성하고 있다. 워드선(WL) 방향의 메모리 트랜지스터(MTr)는 서로 소자 분리되어 있다.Recently, the development of nonvolatile memory capable of electrically writing and erasing such as EEPROM is in full swing. In addition, a flash memory that can achieve high density at a low cost is attracting attention. Among the flash memories, a flash EEPROM having a memory array configuration as shown in Fig. 16 is known. In the flash EEPROM, the memory transistors MTr are arranged in a matrix form, the bit lines (drain lines) BL and the source lines SL are arranged in the longitudinal direction of the drawing, and the memory transistors MTr in the longitudinal direction of the drawing are arranged. ) Share these bit lines BL and source lines SL. The word line (control gate) WL is arranged orthogonal to the bit line BL, and constitutes a control gate of each memory transistor MTr. The memory transistors MTr in the word line WL direction are separated from each other.
이러한 메모리의 기입 및 소거는 제어 게이트(WL)를 정 바이어스로서 채널 전면을 사용한 F-N(Fowler Nordheim) 터널링에 의하여, 플로팅 게이트(FG)내에 전자를 주입하여 데이터의 기입을 행하는 한편, 제어 게이트(WL)를 부 바이어스로서 플로팅 게이트(FG)내로부터 전자를 뽑아냄으로써 소거를 행한다. 이 방식은 다른 방식에 비하여 여러 가지 이점을 가진다.Such writing and erasing of the memory is performed by injecting electrons into the floating gate FG to write data by using a Fowler Nordheim tunneling using the front surface of the channel with the control gate WL as a positive bias, while the control gate WL is written. ) Is erased by extracting electrons from the floating gate FG as a negative bias. This approach has several advantages over other approaches.
예를 들면, CHE(Channel Hot Electron) 주입 방식에 비교하여, 기입시의 소비 전력이 적기 때문에, 내부 승압 회로에 의한 기입을 고속화할 수 있다.For example, compared with the CHE (Channel Hot Electron) injection method, since the power consumption at the time of writing is small, writing by the internal boost circuit can be speeded up.
또한, 기입 회수에 관해서도, 기입과 소거 모두 채널 전면에 F-N 터널링 주입을 행하는 편이 유리하다고 알려져 있다.In terms of the number of writes, it is known that it is advantageous to perform F-N tunneling injection on the entire channel for both writing and erasing.
F-N 터널링에 의하여 플로팅 게이트 안으로부터 전자를 뽑아내어 데이터의 소거를 행하는 방식에서도, 데이터 기입시에 밴드간 터널 전류가 흐르기 때문에, 내부 승압에 의한 기입 속도에 문제가 있다.Even in a system in which electrons are extracted from the floating gate by F-N tunneling and data is erased, the inter-band tunnel current flows at the time of data writing, thereby causing a problem in the writing speed due to internal boosting.
더욱이, 동일한 채널 전면의 F-N 터널링 주입을 사용하는 NAND형과 비교하면, 랜덤 액세스가 빠르다고 하는 점에서 유리하다.Moreover, it is advantageous in that random access is faster as compared with the NAND type using F-N tunneling injection on the same channel front.
이상과 같은 특징으로 가진 메모리 셀의 종래의 제조 방법의 일 예에 대해서, 도면을 사용하여 간단히 설명한다. 도 14는 공정 단면도이며, 도 15는 평면도이다.An example of a conventional method for manufacturing a memory cell having the features described above will be briefly described with reference to the drawings. 14 is a cross-sectional view of the process, and FIG. 15 is a plan view thereof.
먼저, 도 14(a)에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(100)에 LOCOS법을 사용하여, 소자 분리 영역(200)을 형성한다.First, as shown in FIG. 14A, the device isolation region 200 is formed in the semiconductor substrate 100 using the LOCOS method.
다음에, 도 14(b)와 도 15(a)에 도시한 바와 같이, 패드 산화막(202) 및 실리콘 질화막(203)을 형성하여 포토리소그래피 기술 및 드라이 에칭법을 사용해서 채널 영역이 될 부분을 덮도록 패터닝한다. 이때, 실리콘 질화막(203)의 응력 완화를 위하여 패드 산화막(202)과 실리콘 질화막(203)간에 다결정 실리콘을 형성하는 경우가 있다. 이어서, 실리콘 질화막(203)을 마스크로 하여, 인 또는 비소를 이온 주입하여 불순물 확산층(101)을 형성한다.Next, as shown in Figs. 14B and 15A, the pad oxide film 202 and the silicon nitride film 203 are formed to form a portion of the channel region using photolithography and dry etching. Pattern to cover. At this time, polycrystalline silicon may be formed between the pad oxide film 202 and the silicon nitride film 203 to relieve stress of the silicon nitride film 203. Subsequently, the impurity diffusion layer 101 is formed by ion implantation of phosphorus or arsenic using the silicon nitride film 203 as a mask.
다음에, 열 산화를 행하면, 실리콘 질화막(203)이 산화 마스크가 되므로, 도 14(b)와 도 15(b)에 도시한 바와 같이, 비교적 두꺼운 산화막(204)이 형성된다. 이 때, 산화막(204)의 아래에 드레인선(비트선)(102)과 소스선(103)이 형성된다.Next, when thermal oxidation is performed, since the silicon nitride film 203 becomes an oxidation mask, a relatively thick oxide film 204 is formed as shown in Figs. 14 (b) and 15 (b). At this time, a drain line (bit line) 102 and a source line 103 are formed under the oxide film 204.
다음에, 도 14(d)와 도 15(c)에 도시한 바와 같이, 실리콘 질화막과 패드 산화막을 벗겨내어, 채널 영역을 노출시킨다.Next, as shown in Figs. 14 (d) and 15 (c), the silicon nitride film and the pad oxide film are peeled off to expose the channel region.
이어서, 도 14(e)에 도시한 바와 같이, 열 산화를 행하여 터널 산화막(205)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 14E, thermal oxidation is performed to form a tunnel oxide film 205.
다음에, 도 14(f)에 도시한 바와 같이, 플로팅 게이트가 되는 다결정 실리콘(301)을 형성하고, 패터닝한다. 이때, 도 15(d)에 도시한 바와 같이, 비트선의 연장 방향(도면에서의 B-B' 방향)에는 다결정 실리콘을 절단하지 않는다. 이어서 채널 스토퍼의 형성을 위한 이온 주입을 행한다. 반전 내압(反轉 耐壓)을 확보하기 위하여, 주입량은 1017/㎤ 정도의 고 농도로 할 필요가 있다. 또한, 채널 스토퍼(104)는, 접합 내압 확보를 위하여, 비트선(103) 또는 소스선(102)과의 간격을 낼 필요가 있다. 이 이온 주입은, 플로팅 게이트(301) 형성시의 마스크와 공유하는 것이 가능하지만, 플로팅 게이트(301) 위에 형성하는 ONO막(산화 실리콘, 질화 실리콘, 산화 실리콘막의 3층막) 형성시의 열에 의한 확산을 방지하기 위하여, ONO막을 형성한 후, 다시 포토리소그래피 공정을 거쳐 이온 주입을 행해도 좋다.Next, as shown in Fig. 14F, polycrystalline silicon 301 serving as a floating gate is formed and patterned. At this time, as shown in Fig. 15D, the polycrystalline silicon is not cut in the extending direction of the bit line (BB 'direction in the drawing). Subsequently, ion implantation is performed to form the channel stopper. In order to ensure reverse breakdown voltage, the injection amount needs to be a high concentration of about 10 17 / cm 3. In addition, the channel stopper 104 needs to make a gap with the bit line 103 or the source line 102 in order to secure the junction breakdown voltage. This ion implantation can be shared with the mask at the time of forming the floating gate 301, but is diffused by heat during formation of the ONO film (three-layer film of silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxide film) formed on the floating gate 301. In order to prevent this, after the ONO film is formed, ion implantation may be performed again through a photolithography step.
다음에, ONO막(206)을 형성한 후, 제어 게이트가 되는 다결정 실리콘(302)을 피착하고, 레지스트막을 형성하며, 패터닝한 후, 제어 게이트(302), ONO막(206) 및 플로팅 게이트(301)를 한번에 에칭한다. 다시, 제어 게이트 형성시의 레지스트를 마스크로 하여, 붕소 이온 주입에 의하여 비트선 방향(B-B')으로 서로 인접해 있는 메모리 셀을 분리한다. 이로써, 도 14(g)와 도 15(e)에 도시한 바와 같은 구조의 메모리 셀을 얻을 수 있다.Next, after the ONO film 206 is formed, the polycrystalline silicon 302 serving as the control gate is deposited, a resist film is formed and patterned, and then the control gate 302, the ONO film 206 and the floating gate ( 301 is etched at a time. Again, using the resist at the time of control gate formation as a mask, memory cells adjacent to each other in the bit line direction B-B 'are separated by boron ion implantation. As a result, a memory cell having a structure as shown in Figs. 14 (g) and 15 (e) can be obtained.
그러나, 상기한 방식에서는, 기입시에 20 V 정도의 고 전압을 필요로 하기 때문에, 비트선에 서로 인접해 있는 메모리 셀간의 소자 분리에 있어서의 반전 내압 및 펀치 스루(punch through) 내압의 확보가 곤란해진다고 하는 문제가 있다.However, in the above-described method, since a high voltage of about 20 V is required at the time of writing, it is possible to secure the breakdown withstand voltage and the punch through withstand voltage in element isolation between memory cells adjacent to the bit line. There is a problem that it becomes difficult.
LOCOS법 등에 의한 분리에서는, 반전 내압을 확보하기 위하여, LOCOS막 두께를 두껍게 하도록 하면, 치수 변환차에 의하여 버즈 비크(birds beak)의 폭 만큼, 분리폭이 커지며, 집적도가 저하된다.In the separation by the LOCOS method or the like, when the LOCOS film thickness is made thick in order to secure the reverse breakdown voltage, the separation width is increased by the width of the birds beak due to the dimensional conversion difference, and the degree of integration decreases.
LOCOS 대신 펀치 스루 내압이 큰 트렌치 분리를 채용하는 것도 고려할 수 있으나, 분리폭이 큰 개소와 분리폭이 작은 개소를 동시에 형성하기 위해서는, 예를 들면 CMP(화학적 기계적 연마) 등의 특수한 프로세스 기술을 사용한 복잡한 매립 평탄화 공정이 필요하게 되어, 비용 상승을 초래한다고 하는 문제가 있다.It is conceivable to employ trench isolation with a large punch-through pressure instead of LOCOS.However, in order to simultaneously form a large separation region and a small separation region, a special process technique such as chemical mechanical polishing (CMP) may be used. There is a problem that a complicated landfill planarization process is required, resulting in an increase in cost.
또한, 채널 스토퍼의 농도를 늘리는 것도 고려할 수 있으나, 접합 내압을 확보하기 위해서는, 소스, 드레인 영역과 채널 스토퍼 이온 주입 영역과의 간격을 마련할 필요가 있으며, 결국 분리폭을 크게 할 필요를 발생시켜 버려, 집적도의 저하를 초래한다.In addition, it is also possible to increase the concentration of the channel stopper. However, in order to secure the junction breakdown voltage, it is necessary to provide a gap between the source and drain regions and the channel stopper ion implantation region. It throws away and causes the fall of density.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 반전 내압 및 펀치 스루 내압을 확보하면서, 소자 분리폭이 작은 반도체 장치 및 이러한 반도체 장치를 복잡한 프로세스를 사용하지 않고 용이하고 확실하게 제조할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Disclosure of Invention The present invention has been made to solve the above-described problems, and the semiconductor device having a small element separation width and a semiconductor device which can be manufactured easily and reliably without using complicated processes while ensuring reverse breakdown voltage and punch through breakdown voltage. An object of the present invention is to provide a method for producing the same.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 반도체 기판과, 반도체 기판 표면에 형성된 게이트 절연막과, 상기 게이트 절연막의 양측에 형성된 분리 절연막과, 상기 분리 절연막 하면의 기판에 형성된 불순물 확산층과, 상기 게이트 절연막과 분리 절연막의 위에 형성된 제1 도전막과, 상기 분리 절연막 및 불순물 확산층을 각각 분단하여 관통하며 절연 재료로 매립된 소자 분리 홈을 가지는 반도체 장치를 제공한다.The present invention provides a semiconductor substrate, a gate insulating film formed on the surface of the semiconductor substrate, a separation insulating film formed on both sides of the gate insulating film, an impurity diffusion layer formed on a substrate under the separation insulating film, A semiconductor device having a first conductive film formed over the isolation insulating film, and a device isolation groove which is formed through the isolation insulating film and the impurity diffusion layer, respectively, and is filled with an insulating material.
또한, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 반도체 기판에 서로를 따라 연장되는 복수의 불순물 확산층선을 형성하는 공정과, 상기 불순물 확산층선의 영역의 위에 분리 절연막을 형성하는 공정과, 상기 불순물 확산선층간의 영역에 게이트 절연막을 형성하는 공정과, 상기 게이트 절연막과 분리 절연막을 덮는 마스크층을 형성하는 공정과, 상기 마스크층의 위에 내에칭층을 형성하는 공정과, 상기 내에칭층을 패터닝하는 공정과, 상기 패터닝한 내에칭층을 마스크로 하여 상기 마스크층, 분리 절연막 및 기판을 에칭함으로써, 기판에 상기 불순물 확산층선을 분단하여 소스선과 드레인선을 형성하는 소자 분리 홈을 형성하는 공정과, 상기 소자 분리 홈을 절연 재료로 매립하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법을 제공한다. 마스크층이라는 것은 상기 소자 분리 홈의 내부와 상부에 형성된 절연 재료를 에칭할 때 하지의 게이트 절연막 및 분리 절연막을 보호하기 위한 것이며, 절연 재료와 에칭 선택비가 취해져, 예를 들면 제2 도전막(다결정 실리콘) 등으로 형성된다.Also, in order to achieve the above object, the present invention provides a process for forming a plurality of impurity diffusion layer lines extending along each other in a semiconductor substrate, forming a separation insulating film over a region of the impurity diffusion layer lines, and the impurity diffusion lines. Forming a gate insulating film in the region between the layers, forming a mask layer covering the gate insulating film and the isolation insulating film, forming a etched layer on the mask layer, and patterning the etched layer. And etching the mask layer, the isolation insulating film, and the substrate using the patterned etched layer as a mask, thereby forming an element isolation groove for dividing the impurity diffusion layer line to form a source line and a drain line on the substrate; Provided is a method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of filling the device isolation groove with an insulating material. . The mask layer is for protecting the underlying gate insulating film and the insulating insulating film when etching the insulating material formed on the inside and the upper portion of the device isolation groove, and the insulating material and the etching selectivity are taken, for example, a second conductive film (polycrystal Silicon) or the like.
본 발명의 반도체 장치는 게이트 절연막을 통해 기판과 제1 도전막이 대향하고, 게이트 절연막의 양측에 있는 분리 절연막의 아래에 확산층이 형성되어 있는 구조의 소자간의 소자 분리를, 상기 제1 도전막과 분리 절연막과 확산층을 분단하여 관통해서 기판에 파내어진 소자 분리 홈(트렌치)에서 행하고 있는 구조를 가진다.In the semiconductor device of the present invention, device isolation between devices having a structure in which a substrate and a first conductive film face each other via a gate insulating film, and a diffusion layer is formed under the isolation insulating films on both sides of the gate insulating film is separated from the first conductive film. The insulating film and the diffusion layer are formed in a device isolation groove (trench) that penetrates and is dug into the substrate.
그 때문에, 반전 내압 및 펀치 스루 내압이 높고, 분리폭도 작은 트렌치 분리에 의하여, 분리가 필요한 소자의 분리를 행하고 있으므로, 반전 내압 및 펀치 스루 내압을 확보하면서 집적도를 향상시킬 수 있다. 또한, 분리폭이 작은 메모리 영역에만 트렌치 분리를 채용하며, 넓은 분리폭을 필요로 하는 주변 회로 등에는 LOCOS를 채용하는 방법을 이용할 수 있기 때문에, 넓은 폭의 홈을 매립하는 것과 같은 곤란한 프로세스를 피할 수 있으며, 비용 상승을 방지할 수 있다.Therefore, since the isolation | separation required element is isolate | separated by the trench isolation | separation which has high reverse breakdown voltage and punch through breakdown voltage, and small separation width | variety, integration density can be improved, ensuring reverse breakdown voltage and punchthrough breakdown voltage. In addition, since trench isolation is used only in a memory area having a small separation width, and a LOCOS method can be used for a peripheral circuit requiring a large separation width, a difficult process such as filling a wide groove is avoided. Can prevent the cost increase.
또한, 본 발명의 반도체 장치의 제조 방법은, 우선, 소자 분리를 필요로 하는 인접해 있는 소자 상호의 소스, 드레인 영역을 분리 홈의 아래에 공통되는 폭 넓이를 갖는 불순물 확산층선으로서 형성한다. 그리고, 게이트 절연막과 분리 절연막을 덮는 제1 도전막에 대하여, 분리를 행하는 패터닝을 행한다. 동시에, 여기에서 사용하는 내에칭막을 사용하여 동일한 패턴으로 분리 절연막을 관통하고, 기판까지 에칭을 행하며, 기판에 소자 분리 홈(트렌치)을 형성하고, 이 소자 분리 홈으로 기판에 형성된 불순물 확산층선을 분단하여 소스선과 드레인선을 형성하도록 한 것이다.In addition, in the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, first, source and drain regions of adjacent elements requiring element isolation are formed as impurity diffusion layer lines having a common width under the isolation grooves. Then, patterning is performed for separation of the first conductive film covering the gate insulating film and the separation insulating film. At the same time, through the separation insulating film in the same pattern using the anti-etching film used here, the substrate is etched, an element isolation groove (trenches) is formed in the substrate, and the impurity diffusion layer line formed in the substrate is formed by the element isolation groove. By dividing, a source line and a drain line are formed.
그 때문에, 반전 내압 및 펀치 스루 내압이 높고 분리폭이 작은 트렌치 분리를, 제1 도전막의 패터닝과 동시에 자기 정합적으로 형성할 수 있으므로, 극히 용이한 공정으로 메모리 셀 면적을 증가시키지 않고 확실히 소자 분리를 행할 수 있다. 또한, 분리폭이 작은 예를 들면 메모리 영역만에 트렌치 분리를 채용하고, 넓은 분리폭을 필요로 하는 주변 회로 등에는 LOCOS를 채용할 수 있으므로, 넓은 분리폭의 홈을 매립하는 것과 같은 곤란한 프로세스를 피할 수 있으며, 비용 상승을 억제할 수 있다.Therefore, trench isolation with a high reverse breakdown voltage and a punch through breakdown voltage and a small separation width can be formed at the same time as the patterning of the first conductive film, so that it is possible to reliably separate the elements without increasing the memory cell area in an extremely easy process. Can be done. In addition, since the trench isolation is adopted only in the memory area, for example, and the LOCOS can be employed in the peripheral circuit requiring a large separation width, for example, the separation process is difficult. It can be avoided and the cost increase can be suppressed.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 다음의 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, although the Example of this invention is described concretely, this invention is not limited to the following Example.
도 1은 본 발명의 반도체 장치의 일 실시예를 도시한 것으로 분리 소스형에 적용한 예이다. (a)는 단면도, (b)는 평면도이며, (a)와 (b)의 A-A선에 따른 단면도이다. 또한, 그 회로를 도 2에 도시한다.1 illustrates an embodiment of a semiconductor device of the present invention, and is an example of application to a separate source type. (a) is sectional drawing, (b) is top view, and is sectional drawing along the A-A line of (a) and (b). In addition, the circuit is shown in FIG.
이 반도체 장치의 단면 구조를 설명하면, 기판(10) 표면에 10 nm 정도의 막 두께를 가진 게이트 절연막(21)과 그 양측에 30∼100 nm 정도의 막 두께의 분리 절연막(23)이 형성되어 있다. 분리 절연막(23)의 아래의 기판(10)에는 불순물 확산층(소스, 드레인)(12, 13)이 형성되어 있다. 또한, 게이트 절연막(21)과 분리 절연막(23)의 위에는 제1 도전막(31)이 적층되며, 플로팅 게이트를 구성하고 있다. 그리고, 이들 제1 도전막(31), 분리 절연막(23) 및 불순물 확산층(12, 13)이 분리되어 있는 영역의 기판에는, 소자 분리 홈(40)이 형성되어 있다. 이 소자 분리 홈(40)은, 그 내벽에는 산화막(25)이 형성되어 있음과 동시에, 절연 재료(26)로 매립되어 있다. 절연 재료(26)의 상면은 소자 분리 홈(40)과 거의 동일한 높이로 되어 있다. 또한, 소자 분리 홈(40)의 하측의 기판에는, 채널 스토퍼(14)가 형성되어, 분리를 완전하게 하고 있다. 상기 제1 도전막(31)을 덮고 예를 들면 ONO막(27)이 형성되어 있으며, 이로써, 제1 도전막(31)이 주위로부터 절연되어 있다. 또한, ONO(27)의 위에는 제2 도전막(32)이 형성되며, 제2 도전막(32)이 콘트롤 게이트를 형성한다.Referring to the cross-sectional structure of the semiconductor device, a gate insulating film 21 having a film thickness of about 10 nm is formed on the surface of the substrate 10 and a separation insulating film 23 having a film thickness of about 30 to 100 nm is formed on both sides thereof. have. Impurity diffusion layers (source, drain) 12 and 13 are formed in the substrate 10 below the isolation insulating film 23. The first conductive film 31 is stacked on the gate insulating film 21 and the isolation insulating film 23 to form a floating gate. An element isolation groove 40 is formed in the substrate in the region where the first conductive film 31, the isolation insulating film 23, and the impurity diffusion layers 12 and 13 are separated. The element isolation groove 40 has an oxide film 25 formed on its inner wall and is filled with an insulating material 26. The upper surface of the insulating material 26 is almost the same height as the element isolation groove 40. Moreover, the channel stopper 14 is formed in the board | substrate below the element isolation | separation groove 40, and the separation | separation is completed completely. The ONO film 27 is formed over the said 1st conductive film 31, for example, and the 1st conductive film 31 is insulated from the circumference | surroundings by this. In addition, a second conductive film 32 is formed on the ONO 27, and the second conductive film 32 forms a control gate.
다음에, 평면 구조를 설명하면, 제2 도전막(32)은 도면 좌우 방향으로 연장되며, 워드선(WL)을 구성한다. 또한, 비트선(BL)[드레인(12)]과 소스선(SL)[소스(13)]이 병렬하여 워드선(WL)과 직교하여 연장되어 있다. 워드선(WL)과 게이트 절연막(21)이 교차되는 부분에 메모리 트랜지스터(MTr1∼MTr4)가 형성되며, 플로팅 게이트(31)는 메모리 트랜지스터의 워드선(WL) 아래에 설치되어 있다. 트렌치 분리(TI)[소자 분리 홈(40)]는 소스선(SL)과 비트선(BL)을 분리하여, 워드선(WL) 방향에 인접하는 메모리 트랜지스터를 서로 분리하고 있다. 한편, 도면의 상하 방향으로 늘어서 있는 메모리 트랜지스터는 비트선(BL)과 소스선(SL)을 공유한다.Next, the planar structure will be described. The second conductive film 32 extends in the left and right directions in the drawing and constitutes a word line WL. The bit line BL (drain 12) and the source line SL (source 13) extend in parallel with the word line WL in parallel. The memory transistors MTr1 to MTr4 are formed at a portion where the word line WL and the gate insulating film 21 cross each other, and the floating gate 31 is provided below the word line WL of the memory transistor. The trench isolation TI (element isolation groove 40) separates the source line SL and the bit line BL to separate memory transistors adjacent to the word line WL direction from each other. In the meantime, the memory transistors arranged in the vertical direction in the drawing share the bit line BL and the source line SL.
또한, 도 2의 회로에 대해서 설명하면, 한 쌍의 소스선(SL)과 비트선(드레인)(BL)이 병렬되어 있고, 한 쌍의 소스선(SL)과 비트선(BL)을 공유하는 메모리 트랜지스터(도면에서는 MTr2와 MTr4 및 MTr1과 MTr3)가 소스선(SL)과 비트선(BL)을 따라 복수개 설치되어 있다. 워드선(WL)이 비트선(BL)과 직교하여 설치되며, 각각 메모리 트랜지스터의 제어 게이트를 구성하고 있다. 또한, 소스선(SL)과 비트선(BL)을 공유하지 않는 워드선(WL) 방향의 메모리 트랜지스터 상호(비트선과 직교하는 열)는, 비트선(BL)과 소스선(SL)을 분단하는 소자 분리 홈(트렌치)(TI)에 의하여 분리되어 있다.2, the pair of source lines SL and the bit lines (drains) BL are parallel, and the pair of source lines SL and the bit lines BL are shared. A plurality of memory transistors (MTr2 and MTr4 and MTr1 and MTr3 in the figure) are provided along the source line SL and the bit line BL. The word line WL is provided orthogonal to the bit line BL, and each constitutes a control gate of the memory transistor. The memory transistors (columns orthogonal to the bit lines) in the direction of the word lines WL that do not share the source lines SL and the bit lines BL divide the bit lines BL and the source lines SL. It is separated by the element isolation groove (trench) TI.
이 메모리 기입 및 소거는 예를 들면 제어 게이트(32), WL을 20 V 정도의 정 바이어스로서 채널 전면을 사용한 F-N 터널링에 의하여, 플로팅 게이트(31), FG안에 전자를 주입하여 데이터의 기입을 행하며, 한편, 제어 게이트(32), WL을 부 바이어스로서 플로팅 게이트(31), FG안으로부터 전자를 뽑아냄으로써 소거를 행한다.This memory writing and erasing, for example, injects electrons into the floating gate 31 and the FG to write data by FN tunneling using the entire surface of the control gate 32 and WL with a positive bias of about 20 V. On the other hand, erasing is performed by extracting electrons from the floating gate 31 and the FG using the control gate 32 and WL as negative biases.
상기 반도체 장치는, 워드선(WL) 방향에 인접해 있는 메모리 소자(MTr1, MTr2)의 사이와 메모리 소자(MTr3, MTr4)의 사이가 깊은 소자 분리 홈(40), TI에 의하여 트렌치 분리되어 있기 때문에, LOCOS법에 비하여 훨씬 높은 반전 내압 및 펀치 스루 내압을 얻을 수 있다. 따라서, 기입시, 제어 게이트, WL(32)에 높은 바이어스 전압을 인가해도 문제가 발생하지 않는다. 또한, LOCOS와 달리, 분리 영역을 넓히는 버즈 비크가 없으므로, 소자 분리 영역을 작게 할 수 있으며, 집적도를 향상시킬 수 있다.The semiconductor device is trench-separated by element isolation grooves 40 and TI which are deep between the memory elements MTr1 and MTr2 adjacent to the word line WL direction and between the memory elements MTr3 and MTr4. Therefore, much higher reverse breakdown voltage and punch through breakdown pressure can be obtained than the LOCOS method. Therefore, no problem occurs even when a high bias voltage is applied to the control gate and the WL 32 during writing. In addition, unlike LOCOS, since there is no buzz beak to widen the isolation region, the device isolation region can be made smaller and the degree of integration can be improved.
상술한 반도체 장치의 제조 방법의 일 예를 도 3∼도 9에서 설명한다. 또, 각 도면에 있어서의 (a)는 단면도, (b)는 평면도이다.An example of the manufacturing method of the semiconductor device mentioned above is demonstrated in FIGS. In addition, (a) is sectional drawing in each drawing, (b) is a top view.
우선, 도 3에 도시한 바와 같이, 실리콘 기판(10)에 패드 산화막(21), 다음에 실리콘 질화막(22)을 피착하고, 포토리소그래피 기술 및 드라이 에칭법을 사용하여 패터닝한다. 이때, 실리콘 질화막(22)의 응력 완화를 위하여 패드 산화막(21)과 실리콘 질화막(22)간에 다결정 실리콘을 형성하는 경우가 있다. 또, 이 공정 전에, 주변 회로 등의 메모리 셀 이외의 회로부에는 LOCOS를 형성해 둔다. 이어서, 실리콘 질화막(22)을 마스크로 하여 인 또는 비소를 이온 주입하여 불순물 확산층선(11)을 형성한다. 이 불순물 확산층선(11)은, 나중에 소자 분리 홈으로 분단되어 소스, 드레인을 구성한다.First, as shown in FIG. 3, a pad oxide film 21 and then a silicon nitride film 22 are deposited on the silicon substrate 10, and patterned using photolithography and dry etching. In this case, polycrystalline silicon may be formed between the pad oxide film 21 and the silicon nitride film 22 to relieve stress of the silicon nitride film 22. In addition, before this step, LOCOS is formed in circuit portions other than memory cells such as peripheral circuits. Subsequently, phosphorus or arsenic is ion-implanted using the silicon nitride film 22 as a mask to form the impurity diffusion layer line 11. The impurity diffusion layer line 11 is later divided into element isolation grooves to constitute a source and a drain.
다음에, 도 4에 도시한 바와 같이, 실리콘 질화막(22)을 마스크로 하여 열 산화 하여, 산화막(분리 절연막)(23)을 형성한다. 이 산화막(23)의 막 두께는, 전자가 통과하지 않는 정도의 두께이면 좋다. 구체적으로는 통상의 LOCOS의 두께 보다는 얇고, 30∼100 nm 정도로 하는 것이 바람직하다. 불순물 확산층선(11)은, 이 산화막(23)의 아래에 매립되며 매립 확산층이 되고 있다.Next, as shown in FIG. 4, an oxide film (separation insulating film) 23 is formed by thermal oxidation using the silicon nitride film 22 as a mask. The film thickness of the oxide film 23 may be a thickness such that electrons do not pass through. Specifically, it is preferable to be thinner than the thickness of normal LOCOS and to be about 30 to 100 nm. The impurity diffusion layer line 11 is buried under the oxide film 23 to become a buried diffusion layer.
그리고, 도 5에 도시한 바와 같이, 실리콘 질화막(22)과 패드 산화막(21)을 벗겨낸 후, 열 산화하여 터널 산화막(24)을 예를 들면 10 nm 정도의 막 두께로 형성한다.5, the silicon nitride film 22 and the pad oxide film 21 are peeled off, and then thermally oxidized to form the tunnel oxide film 24 with a film thickness of, for example, about 10 nm.
그 후, 도 6에 도시한 바와 같이, 플로팅 게이트가 되는 제1 도전층(31)을 다결정 실리콘의 CVD법 등으로 피착한다. 다음으로, 레지스트(R1)를 스핀 코트 등으로 도포하며, 포토리소그래피를 이용하여 레지스트(R1)를 패터닝한 후, 레지스트(R1)를 내에칭층으로 하여 제1 도전층(31)을 패터닝한다. 이 때, 도 6(b)에 도시한 바와 같이, 불순물 확산층선(11)의 연장 방향(도면 중의 B-B 방향)에는 절단하지 않고, 산화막(23)의 폭 방향 중앙부를 불순물 확산층선(11)의 연장 방향으로 에칭한다.Then, as shown in FIG. 6, the 1st conductive layer 31 used as a floating gate is deposited by CVD method etc. of polycrystalline silicon. Next, the resist R1 is applied by spin coating or the like, and after the resist R1 is patterned by photolithography, the first conductive layer 31 is patterned using the resist R1 as an etching layer. At this time, as shown in FIG. 6 (b), the center portion of the oxide film 23 in the width direction of the impurity diffusion layer line 11 is not cut in the extending direction of the impurity diffusion layer line 11 (BB direction in the drawing). Etch in the extending direction.
이어서, 본 발명에서는, 도 7에 도시한 바와 같이, 다시 레지스트(R1)를 마스크로 하여 산화막(23) 및 기판(10)을 연속적으로 에칭하여, 기판에 소자 분리 홈(트렌치)(40)를 형성한다. 이로써, 불순물 확산층선(11)은 분리 홈(40)에 의하여 분단되어, 자기 정합적으로 소스선(12)과 비트선(13)이 형성된다.Subsequently, in the present invention, as shown in FIG. 7, the oxide film 23 and the substrate 10 are continuously etched again using the resist R1 as a mask, so that the element isolation grooves (trench) 40 are formed in the substrate. Form. As a result, the impurity diffusion layer line 11 is divided by the separation groove 40 so that the source line 12 and the bit line 13 are formed in a self-aligned manner.
소자 분리 홈(40)을 형성한 후, 필요에 따라, 이온 주입을 행하여 채널 스토퍼(14)를 형성한다. 이 경우, 본 실시예에서는, 소스와 드레인은 연속되어 있으므로, 측벽 반전의 관점으로부터 분리 홈의 측벽에 이온 주입할 필요는 없고, 저면에만 채널 스토퍼(14)를 형성하는 것이 바람직하다.After the device isolation groove 40 is formed, ion implantation is performed as necessary to form the channel stopper 14. In this case, since the source and the drain are continuous in this embodiment, it is not necessary to ion implant into the sidewall of the separation groove from the viewpoint of sidewall inversion, and it is preferable to form the channel stopper 14 only on the bottom surface.
다음에, 도 8에 도시한 바와 같이, 열 산화를 행하며, 분리 홈(40)의 내벽에 열 산화막(25)을 형성한 후, CVD법 등으로 산화 규소 등의 절연막(26)을 피착하고, 분리 홈(40)을 절연 재료로 메운다.Next, as shown in FIG. 8, thermal oxidation is performed to form a thermal oxide film 25 on the inner wall of the separation groove 40, and then an insulating film 26 such as silicon oxide is deposited by CVD or the like. The separation groove 40 is filled with insulating material.
이어서, 도 9에 도시한 바와 같이, 절연막(26)을 에칭 백 처리함으로써, 플로팅 게이트(23)를 노출시킴과 동시에, 분리 홈(40)에 절연막(26)을 남긴다. 이 때, 에칭량은 넉넉하게 하여 플로팅 게이트(23)의 측면을 노출시키는 것이 바람직하며, 이로써 플로팅 게이트(23)의 표면적을 크게 할 수 있기 때문에, 커플링 비가 유리해진다. 또한, 절연성을 확보하기 위하여, 에칭 백 처리후의 분리 홈을 메운 절연막(26)의 표면은 실리콘 기판(10)의 표면 보다 높게 할 필요가 있으나, 산화막(23)의 두께 만큼의 마진이 있기 때문에, 제어가 용이하다. 산화막(23)의 두께는 이 관점으로부터도 선정되어야 한다.Next, as shown in FIG. 9, the insulating film 26 is etched back to expose the floating gate 23 and leave the insulating film 26 in the separation groove 40. At this time, it is preferable that the etching amount is sufficient to expose the side surface of the floating gate 23, and since this can increase the surface area of the floating gate 23, the coupling ratio is advantageous. In addition, in order to ensure insulation, the surface of the insulating film 26 filled with the separation groove after the etching back treatment needs to be higher than the surface of the silicon substrate 10, but since there is a margin equal to the thickness of the oxide film 23, Easy to control The thickness of the oxide film 23 should also be selected from this point of view.
다음에, 도 1을 살펴보면, 예를 들어 20 nm 정도의 두께를 가진 ONO막(27)을 형성한 후, 제어 게이트가 되는 다결정 실리콘(32)을 피착한다. 레지스트막을 형성한 후, 이것을 패터닝하여 레지스트막을 마스크로 하여 제어 게이트용 다결정 실리콘막(32), ONO막(27) 및 플로팅 게이트용 다결정 실리콘(31)을 한번에 에칭한다. 다시, 동일한 레지스트막을 마스크로 하여, 붕소의 이온 주입을 행하며, 비트선(13) 방향으로 서로 인접하는 메모리 셀의 분리를 행한다. 이로써, 도 1에 도시한 바와 같은 구조의 메모리 셀 영역을 얻을 수 있다.Next, referring to FIG. 1, after forming the ONO film 27 having a thickness of about 20 nm, for example, polycrystalline silicon 32 serving as a control gate is deposited. After the resist film is formed, it is patterned to etch the polycrystalline silicon film 32 for the control gate, the ONO film 27 and the polycrystalline silicon 31 for the floating gate at once using the resist film as a mask. Again, boron ions are implanted using the same resist film as a mask, and memory cells adjacent to each other in the direction of the bit line 13 are separated. As a result, a memory cell region having a structure as shown in FIG. 1 can be obtained.
도 1(b)에는, 하나의 메모리 셀을 파선으로 도시한다. 최소 길이를 F로 하면, 최소의 피치로 메모리 셀을 배치한 경우, 면적이 6 F2 이라는 대단히 작은 값을 얻을 수 있다.In Fig. 1B, one memory cell is shown with a broken line. If the minimum length is F, when the memory cells are arranged at the minimum pitch, a very small value of 6 F 2 can be obtained.
본 제조 공정에 의하면, 분리 홈은, 플로팅 게이트 형성시의 동일한 마스크로 자기 정합적으로 형성되므로, 메모리 셀 면적을 증대시키지 않으며 소자 분리를 행할 수 있다. 또한, 상기 방법은, LOCOS 분리법과 트렌치 분리법을 병용할 수 있으며, 주변 회로 등의 분리폭이 큰 곳은 LOCOS법을 사용하고, 메모리 셀내의 좁은 부분에만 트렌치 분리를 사용하고 있으므로, 분리폭이 넓은 곳을 매립하는 곤란하고 복잡한 프로세스, 예를 들어 바이어스 ECR, CVD, CMP(화학적 기계적 연마), 선택 에피택셜 성장 등을 사용할 필요가 없고, 극히 용이한 공정으로 소자 분리를 행할 수 있다.According to this manufacturing process, since the isolation grooves are formed to be self-aligning with the same mask at the time of forming the floating gate, device isolation can be performed without increasing the memory cell area. In the above method, the LOCOS isolation method and the trench isolation method can be used in combination, and the LOCOS method is used for the separation width of the peripheral circuit and the like, and the trench isolation is used only in the narrow part of the memory cell, so that the separation width is wide. It is not necessary to use difficult and complicated processes for filling the places, for example, bias ECR, CVD, chemical mechanical polishing (CMP), selective epitaxial growth, and the like, and device separation can be performed in an extremely easy process.
또, 소자 분리 홈(40)의 단면 형상은, 상기 예에서는 수직으로 에칭하여 대략 직사각형으로 형성하고 있으나, 도 10에 도시한 바와 같이, 저면으로 감에 따라 점차 폭이 넓어지는 역 테이퍼형이어도 좋다. 도 10에는, 상기와 동일한 부재에는 동일한 부호를 부여하고 있다. 통상의 트렌치이면 전계 집중을 피하기 위하여, 저면으로 감에 따라 점차 폭이 좁아지는 테이퍼형으로 하는 것이 좋지만, 본 발명에 있어서의 분리 홈은 분리 홈 측벽에 채널 스토퍼를 위한 이온 주입을 피하는 관점으로 부터, 분리 홈의 단면 형상은 직사각형 또는 저면 쪽이 넓은 테이퍼형으로 하는 것이 바람직하다. 이러한 형상의 분리 홈을 형성하는데에는, 예를 들면 에칭 가스(예를 들어 Cl2와 N2)의 가스비를 제어함으로써 행할 수 있다.In addition, although the cross-sectional shape of the element isolation | separation groove | channel 40 is etched vertically and is formed in substantially rectangular shape in the said example, as shown in FIG. . In FIG. 10, the same code | symbol is attached | subjected to the same member as the above. In the case of a normal trench, in order to avoid electric field concentration, it is preferable to have a tapered shape that gradually decreases in width as it goes to the bottom surface. The cross-sectional shape of the separation groove is preferably rectangular or tapered with a wide bottom surface. In forming the separation groove of such a shape, for example, it can be performed by controlling the gas ratio of the etching gas (for example, Cl 2 and N 2 ).
또한, 상기 설명에서는, 분리 소스형에 적용한 예를 도시하였으나, 본 발명의 반도체 장치는 이것에 한정되는 것이 아니며, 예를 들면 도 11에 도시한 바와 같은 구조의 반도체 장치에 적용할 수도 있다. 도 11에 도시한 반도체 장치는, 반도체 기판(10) 표면에 게이트 절연막(21)이 형성되며, 이 게이트 절연막(21)의 양측에 분리 절연막(23)이 형성되어 있다. 분리 절연막(23) 하면의 기판에는, 불순물 확산층(12, 13)이 형성되며, 게이트 절연막(21)과 분리 절연막(23)의 위에는, 제1 도전막(31)이 형성되어 있다. 또, 제1 도전막(31), 분리 절연막(23)을 관통하여, 기판면과 수직 방향으로 소자 분리 홈(40)이 형성되며, 이 소자 분리 홈(40)은 절연 재료(26)로 매립되어 있다.In addition, in the above description, the example applied to the separate source type is shown, but the semiconductor device of the present invention is not limited to this, and can be applied to, for example, a semiconductor device having a structure as shown in FIG. In the semiconductor device shown in FIG. 11, the gate insulating film 21 is formed on the surface of the semiconductor substrate 10, and the isolation insulating film 23 is formed on both sides of the gate insulating film 21. Impurity diffusion layers 12 and 13 are formed on the substrate under the isolation insulating film 23, and a first conductive film 31 is formed on the gate insulating film 21 and the isolation insulating film 23. In addition, an element isolation groove 40 is formed through the first conductive film 31 and the isolation insulating film 23 in a direction perpendicular to the substrate surface, and the element isolation groove 40 is filled with an insulating material 26. It is.
다음에, 본 발명을 MNOS(Metal Nitride Oxide Semiconductor)형 EEPROM에 적용한 예를 설명한다. 이 MNOS의 구조는, 예를 들면 도 12에 도시한 바와 같이 게이트 산화막(21)의 위에, 예를 들면 실리콘 질화막(트랩 절연층)(28) 및 산화 실리콘막(29)을 적층하고, 그 위에 폴리 실리콘, 알루미늄 등의 게이트 전극(33)을 적층한 것이다. 기입, 소거는 게이트 절연막(21)에 고 전압을 인가함으로써, 터널 전류를 흐르게 하고, 실리콘 질화막에 전자를 포획시키는 것이다.Next, an example in which the present invention is applied to an MNOS (Metal Nitride Oxide Semiconductor) type EEPROM will be described. The structure of the MNOS is, for example, as shown in FIG. 12, on which the silicon nitride film (trap insulation layer) 28 and the silicon oxide film 29 are laminated, for example, on the gate oxide film 21. The gate electrodes 33, such as polysilicon and aluminum, are laminated. In writing and erasing, a high voltage is applied to the gate insulating film 21 to allow a tunnel current to flow, and to trap electrons in the silicon nitride film.
이 구조를 상기 공정으로 실현할 수 있다. 예를 들면, 도 9에 이르는 공정까지는 동일하게 할 수 있다. 단, 제1 도전막(31)은, 산화막(23)을 보호하기 위하여 사용하며, 나중의 에칭으로 제거하기 때문에, 폴리 실리콘 이외라도 지장이 없다. 이 경우, 만일 제1 도전막(31) 대신 ONO막을 형성하면, 소자 분리 홈(40)을 절연 재료(26)로 매립할 때의 에칭 백 처리시에, ONO막도 동시에 에칭되어 버린다. 또한, 제1 도전막(31)을 형성하지 않고서 직접 레지스트막의 패턴만으로 소자 분리 홈(40)을 형성하면, 결국, 소자 분리 홈(40)을 절연 재료(26)로 매립할 때의 에칭 백 처리시에, 이번에는 산화막(23)이 에칭되어 버린다. 이 때문에, 제1 도전막(31) 등의 얼마간의 보호막이 필요하다. 또한, 게이트 산화막(터널 산화막)의 막 두께도 10 nm 보다 얇아도 좋다.This structure can be realized by the above steps. For example, it can be made the same to the process to FIG. However, since the 1st conductive film 31 is used in order to protect the oxide film 23, and it removes by a later etching, there exists no trouble other than polysilicon. In this case, if the ONO film is formed instead of the first conductive film 31, the ONO film is also etched at the same time during the etching back process when the device isolation groove 40 is filled with the insulating material 26. In addition, when the element isolation groove 40 is formed only by the pattern of the resist film directly without forming the first conductive film 31, the etching back treatment when the element isolation groove 40 is embedded with the insulating material 26 is formed. At this time, the oxide film 23 is etched this time. For this reason, some protective film, such as the 1st conductive film 31, is required. The film thickness of the gate oxide film (tunnel oxide film) may also be thinner than 10 nm.
도 9에 도시한 상태, 즉, 제1 도전막(31)을 패터닝하여, 소자 분리 홈(40)을 형성한 후, 이 소자 분리 홈(40)을 절연 재료(26)로 매립한 상태로부터, 폴리 실리콘막(31)을 제거한다. 그리고, 도 13에 도시한 바와 같이, 실리콘 질화막(28)을 예를 들면 10 nm 정도의 막 두께로 성막한 후, 실리콘 질화막(28)을 열 산화하여 산화 실리콘막(29)을 4 nm 정도의 막 두께로 형성한다. 또, 이 산화 실리콘막(29)의 형성 공정은 생략할 수도 있다. 그 후, 폴리 실리콘 또는 알루미늄 등의 게이트 전극막(33)을 형성한다. 그리고, 게이트 전극막(33), 산화 실리콘막(29), 실리콘 질화막(28)을 에칭에 의하여 패터닝하여, 도 13에 도시한 바와 같은 MNOS를 얻을 수 있다.From the state shown in FIG. 9, that is, the first conductive film 31 is patterned to form the device isolation groove 40, and then the device isolation groove 40 is embedded with the insulating material 26. The polysilicon film 31 is removed. As shown in FIG. 13, after the silicon nitride film 28 is formed to a film thickness of, for example, about 10 nm, the silicon nitride film 28 is thermally oxidized to form the silicon oxide film 29 as about 4 nm. It is formed into a film thickness. In addition, the formation process of this silicon oxide film 29 can also be skipped. Thereafter, a gate electrode film 33 such as polysilicon or aluminum is formed. The gate electrode film 33, the silicon oxide film 29, and the silicon nitride film 28 are patterned by etching to obtain an MNOS as shown in FIG.
본 발명의 반도체 장치는, 높은 반전 내압 및 펀치 스루 내압을 가짐과 동시에, 차지하고 있는 면적이 작은 소자 분리 영역을 가진다.The semiconductor device of the present invention has a high inversion breakdown voltage and a punch-through breakdown voltage, and a device isolation region having a small area occupied.
또한, 본 발명의 반도체 장치의 제조 방법에 의하면, 이러한 반도체 장치를 용이하고 확실하게 제조할 수 있다.Moreover, according to the manufacturing method of the semiconductor device of this invention, such a semiconductor device can be manufactured easily and reliably.
도 1은 본 발명의 반도체 장치를 플래시 메모리(flash memory)에 적용한 예를 도시한 것으로서, (a)는 단면도이고, (b)는 평면도.1 illustrates an example in which the semiconductor device of the present invention is applied to a flash memory, in which (a) is a sectional view and (b) is a plan view.
도 2는 도 1에 도시한 반도체 장치의 회로도.FIG. 2 is a circuit diagram of the semiconductor device shown in FIG. 1. FIG.
도 3은 본 발명의 반도체 장치의 제조 공정의 일 예를 도시한 것으로서, (a)는 단면도이고, (b)는 평면도.3 shows an example of a manufacturing process of a semiconductor device of the present invention, where (a) is a sectional view and (b) is a plan view.
도 4는 도 3의 후속 공정을 도시한 것으로서, (a)는 단면도, (b)는 평면도.4 shows a subsequent process of FIG. 3, where (a) is a sectional view and (b) is a plan view;
도 5는 도 4의 후속 공정을 도시한 것으로서, (a)는 단면도, (b)는 평면도.FIG. 5 shows a subsequent process of FIG. 4, where (a) is a sectional view and (b) is a plan view. FIG.
도 6은 도 5의 후속 공정을 도시한 것으로서, (a)는 단면도, (b)는 평면도.FIG. 6 shows a subsequent process of FIG. 5, where (a) is a sectional view and (b) is a plan view; FIG.
도 7은 도 6의 후속 공정을 도시한 것으로서, (a)는 단면도, (b)는 평면도.FIG. 7 shows a subsequent process of FIG. 6, where (a) is a sectional view and (b) is a plan view. FIG.
도 8은 도 7의 후속 공정을 도시한 것으로서, (a)는 단면도, (b)는 평면도.8 shows a subsequent process of FIG. 7, where (a) is a sectional view and (b) is a plan view;
도 9는 도 8의 후속 공정을 도시한 것으로서, (a)는 단면도, (b)는 평면도.9 shows a subsequent process of FIG. 8, where (a) is a sectional view and (b) is a plan view;
도 10은 본 발명의 반도체 장치의 변형례를 도시한 단면도.10 is a cross-sectional view showing a modification of the semiconductor device of the present invention.
도 11은 본 발명의 반도체 장치의 일반적인 구조를 도시한 단면도.Fig. 11 is a sectional view showing the general structure of the semiconductor device of the present invention.
도 12는 MNOS형 불휘발성 메모리의 구조를 도시한 단면도.Fig. 12 is a sectional view showing the structure of an MNOS type nonvolatile memory.
도 13은 MNOS에 본 발명을 적용한 예를 도시한 단면도.13 is a sectional view showing an example in which the present invention is applied to MNOS.
도 14(a)∼(g)는 종래의 플래시 메모리의 제조 공정을 단면도로 설명한 플로챠트.14A to 14G are flowcharts illustrating, in cross-sectional view, a manufacturing process of a conventional flash memory;
도 15(a)∼(e)는 도 14의 공정을 평면도로 설명한 플로 챠트.15A to 15E are flowcharts illustrating the process of FIG. 14 in a plan view;
도 16은 도 12와 도 13에 도시한 플래시 메모리의 회로도.FIG. 16 is a circuit diagram of the flash memory shown in FIGS. 12 and 13;
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 기판10: substrate
11 : 불순물 확산층선11: impurity diffusion layer line
12 : 소스선12: source line
12 : 비트선(드레인선)12: bit line (drain line)
14 : 채널 스토퍼14: channel stopper
23 : 분리 절연막23: separation insulating film
24 : 게이트 절연막(터널 산화막)24: gate insulating film (tunnel oxide film)
27 : ONO막27: ONO film
28 : 실리콘 질화막(트랩 절연층)28 silicon nitride film (trap insulation layer)
29 : 산화 실리콘막29 silicon oxide film
31 : 제1 도전막(플로팅 게이트)31: first conductive film (floating gate)
32 : 제2 도전막(제어 게이트)32: second conductive film (control gate)
40 : 분리 홈40: separation groove
WL : 워드선WL: word line
BL : 비트선BL: Bit line
SL : 소스선SL: Source Line
MTr1∼MTr4 : 메모리 트랜지스터MTr1 to MTr4: memory transistors
TI : 분리 홈TI: Separation Groove
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019970012184A KR100456256B1 (en) | 1996-04-03 | 1997-04-02 | Semiconductor device and its manufacturing method |
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Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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KR1019970012184A KR100456256B1 (en) | 1996-04-03 | 1997-04-02 | Semiconductor device and its manufacturing method |
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Country | Link |
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Citations (2)
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JPH0355880A (en) * | 1989-07-25 | 1991-03-11 | Toshiba Corp | Nonvolatile semiconductor device |
JPH07142618A (en) * | 1993-11-17 | 1995-06-02 | Nec Corp | Semiconductor memory and manufacturing method thereof |
-
1997
- 1997-04-02 KR KR1019970012184A patent/KR100456256B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0355880A (en) * | 1989-07-25 | 1991-03-11 | Toshiba Corp | Nonvolatile semiconductor device |
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