TW594981B - Semiconductor device and method of manufacturing same - Google Patents
Semiconductor device and method of manufacturing same Download PDFInfo
- Publication number
- TW594981B TW594981B TW091123389A TW91123389A TW594981B TW 594981 B TW594981 B TW 594981B TW 091123389 A TW091123389 A TW 091123389A TW 91123389 A TW91123389 A TW 91123389A TW 594981 B TW594981 B TW 594981B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- insulating film
- lower electrode
- trench
- semiconductor device
- film
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 92
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 52
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 31
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 26
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 20
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 11
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 52
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 15
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 4
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000005380 borophosphosilicate glass Substances 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 2
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 2
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 description 1
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 description 1
- 241001330002 Bambuseae Species 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001674048 Phthiraptera Species 0.000 description 1
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 description 1
- 241000270666 Testudines Species 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N lithium oxide Chemical compound [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001947 lithium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- -1 nitride nitride Chemical class 0.000 description 1
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B69/00—Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L28/40—Capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B41/00—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
- H10B41/30—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the memory core region
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L28/40—Capacitors
- H01L28/60—Electrodes
- H01L28/75—Electrodes comprising two or more layers, e.g. comprising a barrier layer and a metal layer
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
Description
594981 五、發明說明(1) 一、【發明所屬之技術頜域】 本發明係關於諸如快閃記憶體、EEPROM (可抹除可程 式化唯讀記憶體)等之半導體裝置及其製造方法,更詳言 之,係關於半導體裝置中增益電路之電容元件結構,以及 如此結構之製造方法。 二、【先前技術】 諸如快閃記憶體、EEPROM等不變性半導體記憶體習知 具有細胞結構,包括半導體基板上之源極與汲極擴散區
594981 五、發明說明(2) 電路(即,增益電路),以升高外部電路所供給之電源電 壓,於該半導體記憶裝置内產生高於電源電壓之此等電 壓。電荷泵電路包括電容元件(即,電容器)、交換元件 及二極體之組合。電容元件之電容通常約在1 5 0 0 微微法 拉。電容元件係以一般半導體裝置製程製作於不變性半導 體記憶體内。日本公開專利第2 0 0 0 - 4 94 9 9號公報(JP, P2000- 049499A) 揭示,能同時產生正負電位,可用於快 閃記憶體之電荷泵電路。
於該電荷泵電路之電容元件,施加有遠高於通常可施 加於漂浮閘電極與通道區域間之電壓,並係高過施加於該 不變性半導體記憶裝置之電源電壓。因而,此一電容元件 須於相對較厚絕緣膜上具有下部電極,及其上之上部電 極,其間介以作為電容層之絕緣膜。若欲以j p, 7- 0 2 2 1 9 5,B所揭示之FSA過程製造不變性半導體記憶體,則 因電容元件之下部電極無法形成於薄閘極氧化膜上,須將 下部電極形成於溝槽嵌入絕緣膜上,以形成電荷泵電路之 電容元件。
第1 A及1 B圖係設有電容元件之不變性半導體記憶裝置 的結構之剖視圖。第1 A圖呈示一記憶單元區,第1 B圖呈示 形成有電荷泵電路的電容元件之一區。詳言之,第1A圖呈 示沿包含該記憶單元區之通道區域的平面之剖視圖,而該 平面垂直於連接源極區域與汲極區域之直線。 溝槽嵌入絕緣體1 01係形成於半導體基板1 0 0上。電容 元件中,有多晶矽形成之下部電極1 0 2形成於溝槽嵌入絕
第6頁 594981 五、發明說明(3) 緣體1 0 1上,上部電極1 0 4則係相向形成於下部電極丨〇 2 上,其間介以絕緣膜丨03。層間絕緣膜1〇5係設置以包覆下 f電極102及上部電極1〇4。層間絕緣膜1〇5與絕緣膜1〇3相 ^。互連線接頭106、1〇7各延伸經層間絕緣膜1〇5,電連 接於下部電極102及上邱帝ϋΐπ/t .. 夂上邛%極1 04。上部電極104具有雙層 厂構/包έ Λ近下部電極丨02之多晶矽層m,及多晶矽層 111上之石夕化物層112。 δ己憶單元區内,吝齡炙日 在相鄱沾、善姚山 夕數之夕日日矽之漂浮閘電極1 0 9係設 在相一的溝奴肷入絕緣體丨〇丄間之通 1 閘極絕緣膜1 〇 8。控制門雷 印或上”間;丨以 上,其間介以絕緣⑮(即p p係形成於漂浮間電極109 極113係與該電容元件^開間/巴緣膜)110。控制閘電 有如上部電極m,氣極104於同-過程製作。 多晶矽層iu及矽化;=电極113亦具有雙層結構’包含 緣膜105覆蓋。 9 2 °控制閘電極113係以層間絕 當欲將電荷泵電路六一 上作裝置絕緣時,電容_ 各7件形成於溝槽嵌入絕緣膜 漂浮閘電極109無法於^一凡件。之下部電極1〇2及記憶單元之 程形成下部電極。詳過程製作,而須以另一光微影過 溝槽,並將絕緣體嵌^ 雀與漂浮閘電極1 09自對準形成 絕緣體1 0 1之上表面\圖型^槽作震置絕緣後,將溝槽嵌入 對於不變性半導體記 匕,形成下部電極102。上述過程 由於電荷泵電路;:f之配置有所限制。 絕緣之目的,須形 :谷70件之電容相對較大,為裝置 “大之溝槽區域,並須分隔下部電
594981 五、發明說明(4) 極,使分隔區域配合各溝槽區域個別配置以作裝置絕緣。 形成大溝槽區域時,半導體記憶裝置晶片之面積亦大,當 溝槽嵌入絕緣體表面以化學機械研磨(CMP ) 平坦化時, 傾向於在嵌入絕緣體之大致中央形成凹陷,對形成於其上 之電容元件的形狀造成不良影響,難以製造高準確度之電 容。 三、【發明内容】 本發明之目的在提供:具有用於電荷泵電路之電容元 件的諸如不變性半導體記憶裝置之半導體裝置,其面積可 無需擴大,電容元件可有高準確度之電容,並能以較少步 驟之製程製造。 本發明之另一目的在提供:具有用於電荷泵電路之電 容元件的諸如不變性半導體記憶裝置之半導體裝置之製造 方法,該半導體裝置之面積可無需擴大,電容元件可有高 準確度之電容,並能以較少步驟之製程製造。 第一目的可藉一種半導體裝置達成,該裝置包括半導 體基板,設於該半導體基板上之裝置絕緣膜,設於該裝置 絕緣膜上之下部電極,設定於裝置絕緣膜,圍繞下部電極 且底部低於下部電極底部之溝槽;嵌入該溝槽之溝槽嵌入 絕緣體,設於下部電極上之絕緣膜,以及設於下部電極上 其間有絕緣膜之上部電極,其中該下部電極、絕緣膜及上 部電極合併構成一電容元件。 第二目的可藉一種半導體裝置之製造方法達成,該方
發明說明(5) 性i Ϊ以下步驟:於設在半導體基板上之裝置絕緣膜選擇 定圍i下部電極層,於裝置絕緣膜與下部電極層自對準設 於下邱:°卩電極層之溝槽,於溝槽嵌入溝槽嵌入絕緣體, 電極層層上形成絕緣膜,以及於該絕緣膜上形成上部 半導it目的亦可藉一種半導體裝置之製造方法達成,該 體事置有设在半導體基板上之多數記憶單元,該半導 驟:於=3 σ己隐單元區及電容元件區,該方法包括以下步 犋,於/導肢基板之主表面上形成電容元件區之場氧化 第〜導ΐ =表面上形成第一絕緣膜,於半導體基板上形成 曝,於二二其間在纪憶單元區及電容元件區有第一絕緣 第〜導一導電層上形成第二絕緣膜,將第二絕緣膜、 模為型化成預定圖㉟’以第二絕緣 槽,並於妒&二+導肢基板,於記憶早元區形成第一溝 化暝形成‘ U上形成下部電極’☆電容元件區之場氧 去除第三絕:膜‘第於第一及第二溝1嵌入第三絕緣膜, 膜,並於第絕緣膜之表面外露’去除第二絕緣 於第四絕緣之外露表面上形成第四絶緣膜,以及 巴緣臊上形成第二導電層。 成於ϊ=::,!容元件之下部電極係與溝槽自對準形 電極可於—過程同;此,記憶單=下部電極及漂浮開 絕緣之溝槽嵌入奶:开Ά,而不疋::結構之於作為裝置 可以減少。由體上形成下靡。因此,製作步驟 、下。卩電極並非形成於作為裝置絕緣之溝槽 594981 五、發明說明(6) 嵌入絕緣體上,用作裝置隔離之溝槽寬度可以降低,格密 度得以增加,而晶片面積得以縮小。 本發明之上述及其它目的、特色及優點,從以下參照 附隨用以例示本發明之圖示所作之說明即可明瞭。 四、【實施方式】 第1 A圖及第1 B圖呈示根據本發明之一較佳實施形態的 不變性半導體記憶裝置之配置剖視圖。第2 A圖呈示該不變 性半導體記憶裝置之一記憶單元區,第2B圖呈示一電容元 件區,於此形成有該不變性半導體記憶裝置中電荷泵電路 之電容元件。詳言之,第2 A圖呈示沿包含該記憶單元區之 通道區域的平面之剖面,該平面垂直於連接源極區域與汲 極區域之直線。電容元件區及記憶單元區雖係分別繪出, 然該電容元件區及記憶單元區係設於同一不變性半導體記 憶裝置。第3圖呈示該記憶單元區之部份配置。第2 A圖所 示之記憶單元區即係沿第3圖中A- A ’線之剖面。第4圖呈示 沿第3圖之B-B’線之剖面。 該半導體裝置有一用在電荷泵電路之電容元件。如第 2 B圖所不,該電容兀件區有電容元件之下部電極2 0 ’係形 成於設在石夕等半導體基板10表面上之場氧化膜(LOCOS氧 化膜)1 5表面上。下部電極2 0係由多晶石夕等形成,並由設 定在場氧化膜1 5之一區域的溝槽所圍繞。溝槽内填滿溝 槽嵌入絕緣體25。上部電極35係形成於下部電極20上,其 間介以絕緣膜3 0。上部電極3 5從下部電極2 0上方之一區域
594981 五、發明說明(7) --- 延伸至溝槽嵌入絕緣體2 5上。上部電極3 5具有雙層結構 包括與下部電極2 〇材質相同之多晶矽層3 6,及設於多晶/ 層36上之矽化物層37。層間絕緣膜40係設置成可包覆2述 之層以及電極。接觸栓4 5、5 0穿過層間絕緣膜4 〇電連接^ 部電極20及上部電極35至鋁互連線95。絕緣膜30與層間絕 緣膜4 0及溝槽嵌入絕緣體2 5相連,以切實電連接下部電才= 20及上部電極35。又,絕緣膜30充當下部電極20與上部電 極3 5間之電容膜,即,電容元件之電容膜。 在例示之實施形態中,設在場氧化膜1 5之溝槽喪人 絕緣體25上表面,(在朝半導體基板1〇之方向)低於下部 電極20之上表面。下部電極20之上表面與上部電極μ之下 表面,以及下部電極20之一邊與上部電極35之一邊相抵, 形成一剖面大體上為倒L字形之電容元件電容器。下部電 極2 0之厚度高於設在場氧化膜1 5之溝槽嵌入絕緣體2 5厚 度。電容元件區内,設定在場氧化膜1 5之溝槽係與下部 電極2 0自對準形成。 在第2 A圖所示之記憶單元區,溝槽係直接設定於半導 體基板10,以各溝槽嵌入絕緣體25填滿。該溝槽係用以隔 離相鄰記憶單元之元件。半導體基板表面上相鄰溝槽間之 區域係用作通道區域。多晶矽等製成之多數漂浮閘電極6 〇 係設在通道區域上,其間介以閘極絕緣膜5 5。溝槽係與漂 浮閘電極6 0自對準形成。該溝槽及漂浮閘電極6 〇係與該電 谷元件區之溝槽及下部電極2 〇於同一製程同時形成。控制 閘電極75係形成於漂浮閘電極60及設於其間之溝槽嵌入絕
594981 五、發明說明(8) 緣體25上,其間介以絕緣膜70。控制閘電極75係與電容元 件區之上部電極3 5於同一過程形成,並具有雙層結構,包 括多晶矽層3 6及矽化物層3 7,類似於上部電極3 5。層間絕 緣膜40係形成為可包覆各層,包括控制閘電極75。記憶單 元區之層間絕緣膜40係與電容元件區之層間絕緣膜40 —體 形成。 如第3及第4圖所示,記憶單元區内源極與汲極擴散區 域8 0係各形成於漂浮閘區域6 0之對側,亦即半導體基板1 0 上通道區域之對侧,在垂直於第2A圖及第2B圖所示方向之 剖面内。接觸孔9 0 (未示於第4圖)係形成於層間絕緣膜 4 0,連接到延伸於與溝槽之長方向及源極與汲極擴散區域 80同一方向之鋁互連線85。 漂浮閘電極6 0係與控制閘電極75自對準形成於源極與 没極擴散區域8 0末端,並係與溝槽自對準形成於源極與沒 極擴散區域8 0間通道區域之側面末端。 利用根據本實施形態之不變性半導體記憶裝置,因下 部電極2 0係與場氧化膜1 5上之溝槽自對準形成,下部電極 2 0與漂浮閘電極6 0可於一過程同時形成,而非如習知結 構,其中下部電極係形成於用作裝置隔離之溝槽嵌入絕緣 體上。因此,製程步驟數目可予減少。因下部電極並非形 成於用作裝置隔離之溝槽嵌入絕緣體上,用作裝置隔離之 溝槽寬度可予降低,格密度得以增加並縮小晶片面積。 以下說明本實施形態之場氧化膜(L 0 C 0 S氧化膜)1 5。 一般,不變性半導體記憶裝置不僅包括記憶單元矩陣
第12頁 594981 五、發明說明(9) 構成之記憶單元陣列,亦包括各種週邊電路,包人 線及字元線預充電之預充電電路,將位址解砜^ S使位70 肝%之位址解石民 一’保持或放大輸入輸出資料之緩衝電路,批4 ”” 之控制電路,以及產生電壓以寫入及抹除資二、斤 路。因週邊電路使用比記憶單元區更高之電壓 ^ k ’或幾何定位上與輸入輸出終端相關,週命 ^ 後、度常低於記憶單元區之元件密度。因此,週邊帝路 千 件係以場氧化膜而非溝槽隔離。依據本發明,带二路之元 之龟容元件係形成於目前為止僅用於週邊電路 一士 的場氧化膜上,故可形成高承受電壓及高尺寸準 合元件,同時避免晶片面積增大。場氧化膜使以較大 : 用作下部電極成為可能。結果,下部電極不必八=,兩知 配置得以簡化而晶片面積縮小。 刀砉丨’甩路 以下說明第2 A圖所示之不變性半導體記憔事置之制 :。第5A圖及第5B圖至第19A圖及第19B圖係說明第2A : 第Μ圖之不變性半導體記憶裝置的製程之剖視圖。第μ 至第1 9A圖說明對應於該不變性半導體記憶裝 口回 =之結構,各呈示-沿包含該記憶單元區之通道區:早的 十面之剖面,該平面垂直於連接一源極區域與—汲極區 之直線’而第5B圖至第1 9B圖說明對應於該不變性半°導°妒/ 兄憶裝置内,用以形成電容元件的電容元件區之、纟士構。& 憶單元區及電容元件區雖個別呈示,記憶單元區之製程σ 電容元件區内之製程卻係同時進行。 首先於例如Ρ-型矽之半導體基板10表面上約1〇奈米尸
第13頁 友、發明說明(10) _所示乳二氮化矽膜12。然後如第5A圖及第5B 處之氮化=r;:位:;?f週邊電路之場氧化肋 有氮化化一後去除所 从離子植入將離子導入半導俨美.不。己憶早凡區内, 及P井14之雙井結構,如第7/土’开ς成包含井u 可同時將離子導人週邊電路區。㈣圖所必要時亦 然後,如第8Α圖及第8Β圖所 Ρ-型掺質之多晶石夕層16至例如二二全面 晶石夕層u上形成氣化石夕層"至例如0:厂於多 = 圖型化為記憶單元區之漂浮開電:=。,將以 及於電谷元件區之下部電極2 〇形狀。 ^ 1 7將多晶矽層1 6圖型化為漂浮閘電極 二^化石夕層 形狀。 电征⑽以及下部電極20之 持續蝕刻該組合以與漂浮閘電極6〇以及下部 對準形成溝槽21,b第9A圖及第9β圖。此時, 6。並非各自獨立於個別記憶單元,而係第3圖中僅々極 ^絕緣體(溝槽)25區已經去除之形狀。同樣1 = 件區内,在對應於下部電極20區以及除圍繞τ 二二 溝槽2 1以外之區的多晶矽層1 6保留而未去除。此 ° 半導體基板1 0係於§己憶單元區钱刻而氧化膜丨二 ' 件區㈣,因姓刻速率之不同,記憶單元區开 而電容元件區形成淺溝槽21。詳言之,記憶單
594981 五、發明說明(11) 2 1深至甚至足以隔離深n井1 3並抵達p —型半導體基板丨〇之 主體’而電容元件區之溝槽2丨淺,僅只去除氧化膜丨5之薄 表層。 然後’如第10A圖及第1〇B圖所示,以HDP (高密度等 離子體)CVD (化學氣相沉積)將氧化矽22嵌入對應於溝 槽2 1之蝕刻區。由於氧化矽2 2係首先沉積於包含氮化矽層 17之整體表面,所沉積之氧化矽22隨後經CMp (化學機械 研磨去除至氮化矽層17之表面外露,如第UA圖及第 圖所不。之後,如第丨2 a圖及第1 2β圖所示,以例如熱磷 二! J去除虱化:夕層1 7。此時,可於多晶矽層1 6表面形成一 ::I:二以保晶矽層1 6 (亦即,漂浮閘電極6 0以及下 i 2】韓介以此多晶矽層1 6為遮罩,蝕刻氧化矽 層2。2轉化為溝槽喪人絕緣體25,如第m圖及第ΐ3β圖所夕 王 ΟΝΟ絕緣膜26 記憶單元區係 膜70,在電容 絕緣膜(電容 欲形狀,如第 其次,全 示,再圖型化 17Α圖及第ι7Β 它電路部份亦 ,面形么具有Sl〇2、SlNwl〇2層之多層結構的 作a你A圖及第14β圖所示。0N0絕緣膜26在 閑電極60與控制間電極75間之絕緣 膜)3::為下部電極2〇與上部電極35間之 =二;石夕層31 ’如第16Α圖及第1_ ΠΓΓί上部電極35之形狀,如第 ;除週邊電路之電容元 予圖型化。記憶單元區内,漂浮開電極60
594981 五、發明說明(12) (夕晶矽層Η)係、與圖型化之控制閘電極75自對準 ,將漂浮閘電極6 〇隔離於個別記憶單元。姓 作為控制間電極75以及上部電極35之 ^ ::形成 3 6。 木層的夕晶矽層 之後,以離子植入.將Ν-型摻質導入記憶 制閘電極75 (以及其τ之漂浮問電極6())作為遮罩,= 源極與汲極擴散區域80 (參見第3圖及第4圖)。 衣竹
然後,如第18A圖及第18B圖所示,將作為控制間帝 75以及上部電極35之第一層的多晶矽層36之上部轉化: 化物層37。矽化物層37係由例*c〇Sl製成,而上部電極 所覆蓋之下部電極20的多晶矽層部份亦轉化為矽化物。之 後,以熱激勵C V D用T E 0 S (四乙氧基原石夕酸:$ i ( 〇 c2 H5)) +臭氧(〇3)全面形成BPSG (硼磷矽酸玻璃)之層間絕緣 膜4 0。於層間絕緣膜4 0形成各抵達下部電極2 〇及上部電極 3 5之接觸孔,再以鎢填滿,製作接觸栓4 5、5 0。之後兒如 第1 9 A圖及第1 9 B圖所示’於層間絕緣膜4 〇上形成連接至接 觸栓45、50之鋁互連線95,完成如第2A圖及第2B圖所示之 不變性半導體記憶裝置。
由以上說明可知,上述製程在記憶單元區之製作方面 與JP,7 022195,B所揭不之製程相同。根據本發明,夢 造電容元件區之製程係安排為,電容元件可與製造記憶單 元區之製程並行製作。 以下參照第2 0 A圖及第2 0 B圖說明根據本發明之另一實 施形態的不變性半導體記憶裝置。第2 0 A圖呈示該不變性
第16頁 594981 五、發明說明(13) 半導體記憶裝置之一記憶單元區。詳言之,第2 Ο A圖呈示 沿包含該記憶單元區之通道區域的平面之剖面,該平面垂 直於連接一源極區域與一汲極區域之直線。第2 Ο B圖呈示 形成該不變性半導體記憶裝置之電荷泵電路的電容元件之 一區。
第20A圖及第20B圖所示之不變性半導體記憶裝置,與 第2 A圖及第2B圖所示之不變性半導體記憶裝置具有類似結 構,係以類似於上述之製程所製造。然而,第2 Ο A圖及第 2 0B圖所示之不變性半導體記憶裝置,與第2A圖及第2B圖 所示之不變性半導體記憶裝置,其差異在第2 A圖及第2B圖 所示之溝槽嵌入絕緣體25厚度較大,且溝槽嵌入絕緣體25 之上表面係高於電容元件區内下部電極20之上表面。因溝 槽嵌入絕緣體2 5厚度加大,溝槽嵌入絕緣體2 5在記憶單元 區之溝槽形成區域較厚,相對於控制閘電極7 5凸起。
第2 0 A圖及第2 0 B圖所示之不變性半導體記憶裝置内, 電容元件區係僅由下部電極2 0之上表面以及上部電極3 5之 下表面形成。第2A圖及第2B圖所示之不變性半導體記憶裝 置内,因電容膜剖面呈倒L字形,該倒L字形之角落(下部 電極2 0之一邊緣)有電場集中之傾向,可能導致介電強度 下降。然而,第20A圖及第20B圖所示之不變性半導體記憶 裝置不具虛線圓圈所示之邊緣,故電容元件之可靠度提 高。 以上雖對本發明之較佳實施形態作特定說明,但該等 說明僅作例示,須予指出,不超出以下申請專利範圍之精
第17頁 594981
第18頁 594981 圖式簡單說明 第1 A圖及第1 B圖係一習知不變性半導體記憶體之剖視 圖, 第2 A圖及第2 B圖係根據本發明之一較佳實施形態的不 變性半導體記憶裝置之剖視圖; 第3圖係第2A圖及第2B圖之不變性半導體記憶裝置之 記憶單元之部份配置圖; 第4圖係沿第3圖之B-B’ 線之剖視圖;
第5A圖及第5B圖至第19A圖及第19B圖係說明第2A圖及 第2B圖之不變性半導體記憶裝置之製程之剖視圖; 第2 Ο A圖及第2 Ο B圖係根據本發明之另一實施形態的不 變性半導體記憶裝置之剖視圖。 元件符號說明: 1 0〜半導體基板 1 1〜自然氧化膜 1 2〜氮化石夕膜 13〜N井 14〜P井
15〜場氧化膜(LOCOS氧化膜) 1 6〜多晶石夕層 1 7〜氮化矽層 2 0〜下部電極 2 1〜溝槽 22〜氧化矽(層)
第19頁 594981 圖式簡單說明 25〜溝槽嵌入絕緣體 260N0〜絕緣膜 3 0〜絕緣膜 3 1〜多晶矽層 3 5〜上部電極 3 6〜多晶矽層 3 7〜石夕化物層 4 0〜層間絕緣膜 4 5、5 0〜接觸栓 5 5〜閘極絕緣膜 6 0〜漂浮閘電極;漂浮閘區域 7 0〜絕緣膜 7 5〜控制閘電極 8 0〜源極與汲極擴散區域 8 5〜铭互連線 9 0〜接觸孔 9 5〜鋁互連線 1 0 0〜半導體基板 1 0 1〜溝槽嵌入絕緣體 1 0 2〜下部電極 1 0 3〜絕緣膜 1 0 4〜上部電極 1 0 5〜層間絕緣膜 1 0 6、1 0 7〜互連線接頭
第20頁 594981 圖式簡單說明 閘間絕緣膜) 1 0 8〜閘極絕緣膜 1 0 9〜漂浮閘電極 1 1 0〜絕緣膜(即 111〜多晶矽層 1 1 2〜石夕化物層 1 1 3〜控制閘電極
第21頁
Claims (1)
- 594981 六、申請專利範圍 1. 一種半導體裝置,包含: 一半導體基板; 一裝置隔離膜,設於該半導體基板上; 一下部電極,設於該裝置隔離膜上; 一溝槽,設定於該裝置隔離膜,可圍繞該下部電極且 其底部低於該下部電極; 一溝槽嵌入絕緣體,嵌入該溝槽; 一絕緣膜,設於該下部電極上;以及一上部電極,設於該下部電極上方,其間介以該絕緣 膜; 其中,該下部電極、該絕緣膜、及該上部電極一併構 成一電容元件。 2. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置,其中該溝槽嵌入 絕緣體上表面高於該下部電極之上表面。 3. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置,其中該電容元件 包含一電荷泵電路之一電容器。4. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置,其中該半導體裝 置係一不變性記憶裝置,具有多數之記憶單元,各包含一 通道區域,一設於該通道區域上而其間介以一閘極絕緣膜 之漂浮閘電極,以及一設於該漂浮閘電極上而其間介以一 絕緣膜之控制閘電極,且其中各記憶單元之元件係以該溝第22頁 594981 六、申請專利範圍 槽嵌入絕緣體隔離。 5 .如申請專利範圍第4項之半導體裝置,其中該溝槽嵌入 絕緣體之上表面高於該下部電極之上表面。 6. 如申請專利範圍第5項之半導體裝置,其中該電容元件 包含一電荷泵電路之一電容器。7. —種半導體裝置之製造方法,包含以下步驟: 於設在一半導體基板的一表面上之一裝置隔離膜上選 擇性形成一下部電極層; 以與該下部電極層自對準方式在該裝置隔離膜形成一 溝槽,使其可圍繞該下部電極層; 於該溝槽中嵌入一溝槽嵌入絕緣體; 於該下部電極層上形成一絕緣膜;以及 於該絕緣膜上形成一上部電極層。8. 如申請專利範圍第7項之半導體裝置之製造方法,其中 該下部電極層、該絕緣膜、及該上部電極層一併構成一電 容元件。 9.如申請專利範圍第7項之半導體裝置之製造方法,其中 該形成溝槽之步驟包含以下步驟: 於該下部電極層上形成一絕緣膜作為圖型化遮罩,並第23頁 594981 六、申請專利範圍 將該絕緣膜圖型化成一預定圖型;以及 以該絕緣膜為圖型化遮罩蝕刻該下部電極層,並同時 蝕刻一電容元件區之該下部電極層下之該裝置隔離膜及一 記憶卓元區之該半導體基板’藉以形成該溝槽。 10. 如申請專利範圍第9項之半導體裝置之製造方法,其 中該溝槽嵌入絕緣體係形成為使其上表面高於該下部電極 層之上表面。11. 一種半導體裝置之製造方法,該半導體裝置具有設於 一半導體基板上之多數記憶早元’該半導體裝置包含一記 憶單元區及一電容元件區,該方法包含以下步驟: 於該半導體基板之一主要表面上在該電容元件區形成一層 場乳化膜, 於該主要表面上形成一第一絕緣膜; 在該半導體基板上’於該記憶早元區及該電容元件區 形成第一導電層,其間介以該第一絕緣膜; 於該第一導電層上形成第二絕緣膜;將該第二絕緣膜、該第一導電層及該第一絕緣膜圖型 化為一預定圖型,並以該第二絕緣膜為遮罩蝕刻該半導體 基板,於該記憶單元區形成第一溝槽,並於該場氧化膜上 形成該下部電極,且於該電容元件區之場氧化膜形成第二 溝槽; 將第三絕緣膜嵌入該第一及第二溝槽;第24頁 594981 六、申請專利範圍 15.如申請專利範圍第11項之半導體裝置之製造方法,其 中該第三絕緣膜係形成為使其上表面高於該下部電極層之 上表面。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001313962A JP4390412B2 (ja) | 2001-10-11 | 2001-10-11 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW594981B true TW594981B (en) | 2004-06-21 |
Family
ID=19132348
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW091123389A TW594981B (en) | 2001-10-11 | 2002-10-09 | Semiconductor device and method of manufacturing same |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6919596B2 (zh) |
JP (1) | JP4390412B2 (zh) |
KR (1) | KR20030030947A (zh) |
TW (1) | TW594981B (zh) |
Families Citing this family (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004297028A (ja) * | 2003-02-04 | 2004-10-21 | Sharp Corp | 半導体記憶装置 |
US6909139B2 (en) | 2003-06-27 | 2005-06-21 | Infineon Technologies Ag | One transistor flash memory cell |
US20050064662A1 (en) * | 2003-09-18 | 2005-03-24 | Ling-Wuu Yang | [method of fabricating flash memory] |
JP4308691B2 (ja) * | 2004-03-19 | 2009-08-05 | 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 | 半導体基板および半導体基板の製造方法 |
JP2006032489A (ja) * | 2004-07-13 | 2006-02-02 | Nec Electronics Corp | 不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法 |
JP4785411B2 (ja) * | 2004-07-16 | 2011-10-05 | セイコーインスツル株式会社 | チャージポンプ回路 |
JP4583878B2 (ja) | 2004-10-29 | 2010-11-17 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
KR100771805B1 (ko) | 2005-12-28 | 2007-10-30 | 주식회사 하이닉스반도체 | 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법 |
JP2007180482A (ja) | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Hynix Semiconductor Inc | フラッシュメモリ素子の製造方法 |
US8243510B2 (en) * | 2006-08-30 | 2012-08-14 | Broadcom Corporation | Non-volatile memory cell with metal capacitor |
JP5129541B2 (ja) | 2007-10-15 | 2013-01-30 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2009182114A (ja) * | 2008-01-30 | 2009-08-13 | Elpida Memory Inc | 半導体装置およびその製造方法 |
US8415217B2 (en) * | 2011-03-31 | 2013-04-09 | Freescale Semiconductor, Inc. | Patterning a gate stack of a non-volatile memory (NVM) with formation of a capacitor |
US8981535B2 (en) * | 2013-04-30 | 2015-03-17 | Robert Bosch Gmbh | Charge pump capacitor assembly with silicon etching |
JP2016162904A (ja) * | 2015-03-03 | 2016-09-05 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
US9570456B1 (en) * | 2015-07-22 | 2017-02-14 | United Microelectronics Corp. | Semiconductor integrated device including capacitor and memory cell and method of forming the same |
CN111403392B (zh) * | 2020-03-26 | 2023-08-15 | 上海华力微电子有限公司 | 一种堆叠电容、闪存器件及其制造方法 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2826405B2 (ja) | 1992-02-03 | 1998-11-18 | 日本電気アイシーマイコンシステム株式会社 | 半導体装置 |
JP2524461B2 (ja) | 1992-03-18 | 1996-08-14 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション | 高密度プラズマ処理装置 |
KR970000717B1 (ko) | 1993-07-27 | 1997-01-18 | 현대전자산업 주식회사 | 캐패시터 제조방법 |
DE19531629C1 (de) * | 1995-08-28 | 1997-01-09 | Siemens Ag | Verfahren zur Herstellung einer EEPROM-Halbleiterstruktur |
JP3556079B2 (ja) * | 1997-10-02 | 2004-08-18 | 旭化成マイクロシステム株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
US5872034A (en) * | 1997-11-03 | 1999-02-16 | Delco Electronics Corporation | EPROM in double poly high density CMOS |
JP2000049299A (ja) | 1998-05-25 | 2000-02-18 | Mitsubishi Electric Corp | チャージポンプ回路およびそれを備える不揮発性半導体記憶装置 |
US6015984A (en) * | 1998-09-18 | 2000-01-18 | Winbond Electronics Corp. | Capacitor with oxide/nitride/oxide composite dielectric suitable for embedded nonvolatile memory in analog applications |
JP2000188375A (ja) | 1998-12-24 | 2000-07-04 | Sharp Corp | 半導体装置の製造方法 |
JP4536180B2 (ja) * | 1999-03-12 | 2010-09-01 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 半導体集積回路装置の製造方法 |
JP2000349259A (ja) | 1999-06-09 | 2000-12-15 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
-
2001
- 2001-10-11 JP JP2001313962A patent/JP4390412B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-10-09 US US10/267,246 patent/US6919596B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-10-09 TW TW091123389A patent/TW594981B/zh not_active IP Right Cessation
- 2002-10-10 KR KR1020020061744A patent/KR20030030947A/ko not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2003124356A (ja) | 2003-04-25 |
US20030071297A1 (en) | 2003-04-17 |
KR20030030947A (ko) | 2003-04-18 |
US6919596B2 (en) | 2005-07-19 |
JP4390412B2 (ja) | 2009-12-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TW594981B (en) | Semiconductor device and method of manufacturing same | |
US5591658A (en) | Method of fabricating integrated circuit chip containing EEPROM and capacitor | |
US7015090B2 (en) | Method of manufacturing a semiconductor device having trenches for isolation and capacitor formation trenches | |
JP5013050B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
US20070102754A1 (en) | Non-volatile memory device | |
US6780712B2 (en) | Method for fabricating a flash memory device having finger-like floating gates structure | |
US20070296010A1 (en) | Pick-up structure for dram capacitors and dram process | |
US5324972A (en) | Semiconductor non-volatile memory device and method of manufacturing the same | |
US20090184357A1 (en) | Soi based integrated circuit and method for manufacturing | |
KR20020086639A (ko) | 불휘발성 반도체 기억 소자 및 그 제조 방법 | |
US8525273B2 (en) | Integrated circuit devices including device isolation structures and methods of fabricating the same | |
JP2008538868A (ja) | 自己整合型stisonos | |
US11626365B2 (en) | Co-integrated vertically structured capacitive element and fabrication process | |
US20060211264A1 (en) | Field effect transisfor, associated use, and associated production method | |
TWI220788B (en) | Flash memory cell and fabrication thereof | |
US7651912B2 (en) | Semiconductor device and method of fabricating the same | |
US6090673A (en) | Device contact structure and method for fabricating same | |
JP2008187051A (ja) | 半導体記憶装置 | |
US20100258850A1 (en) | Semiconductor integrated device | |
TWI277179B (en) | Non-volatile memory device | |
KR100573332B1 (ko) | 반도체 기억 장치 및 그 제조 방법 | |
JP2002368145A (ja) | 多電圧フラッシュメモリ集積回路構造の製造方法 | |
JP4394177B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
KR100330948B1 (ko) | 비휘발성 반도체 메모리 장치 및 그 제조방법 | |
US20050009269A1 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |