JPH10289990A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor deviceInfo
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- JPH10289990A JPH10289990A JP9098618A JP9861897A JPH10289990A JP H10289990 A JPH10289990 A JP H10289990A JP 9098618 A JP9098618 A JP 9098618A JP 9861897 A JP9861897 A JP 9861897A JP H10289990 A JPH10289990 A JP H10289990A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 メモリーセル領域及び周辺回路領域を有する
不揮発性メモリーの製造における工程数を低減し、かつ
高密度化する。
【解決手段】 メモリーセル領域Rmemoと周辺回路領域
Rperiとを有する半導体基板10の上に、トンネル酸化
膜21と浮遊ゲート電極となる多結晶シリコン膜22を
堆積する。さらに、パッド酸化膜23とシリコン窒化膜
24を形成した後、素子分離用の溝101を形成し、溝
101を絶縁膜31で埋めてトレンチ分離を形成する。
その後、不要な膜を除去してから、周辺回路領域Rperi
のゲート電極110と、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とを形成す
る。1回の工程で各領域Rmemo,Rperiのトレンチ分離
が形成でき、下地段差がないので全体としての平坦性が
良好になり、浮遊ゲート電極112がトレンチ分離に自
己整合的に形成されるので、高密度化される。
(57) [PROBLEMS] To reduce the number of steps and increase the density of a nonvolatile memory having a memory cell region and a peripheral circuit region. SOLUTION: A tunnel oxide film 21 and a polycrystalline silicon film 22 serving as a floating gate electrode are deposited on a semiconductor substrate 10 having a memory cell region Rmemo and a peripheral circuit region Rperi. Further, after the pad oxide film 23 and the silicon nitride film 24 are formed, a trench 101 for element isolation is formed, and the trench 101 is formed by filling the trench 101 with the insulating film 31.
Then, after removing unnecessary films, the peripheral circuit region Rperi
Is formed, and the control gate electrode 111 and the floating gate electrode 112 in the memory cell region Rmemo are formed. The trench isolation of each of the regions Rmemo and Rperi can be formed in one step, and the flatness as a whole is improved because there is no underlying step, and the floating gate electrode 112 is formed in a self-alignment with the trench isolation. Densified.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、浮遊ゲート及び制
御ゲートを備えた不揮発性メモリーを内臓する半導体装
置の製造方法に関するものである。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device having a nonvolatile memory provided with a floating gate and a control gate.
【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、システム開発担当者が
自由にプログラムを書き込み・消去が可能なフラッシュ
メモリーの需要が増大している。また、システム機器が
扱うプログラムやデータの大容量化にともない、占有面
積を増大することなくメモリー容量を大規模化する必要
が生じている。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 an increasing demand for flash memories in which system developers can freely write and erase programs. Also, with the increase in the capacity of programs and data handled by the system equipment, it is necessary to increase the memory capacity without increasing the occupied area.
【0003】ここで、従来より、例えば特開平2−21
657号公報,特開平2−163964号公報,特開平
3―295276号公報等に開示されているように、フ
ラッシュメモリーのセル面積を縮小するための半導体装
置の製造方法が種々提案されている。Here, conventionally, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-21
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 657,657, Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 2-163964 and Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 3-295276, various methods of manufacturing a semiconductor device for reducing the cell area of a flash memory have been proposed.
【0004】上記従来の方法によると、たとえば以下の
手順によって半導体装置を形成するようにしている。According to the above conventional method, a semiconductor device is formed, for example, by the following procedure.
【0005】初めに周辺回路領域にLOCOS分離膜を
形成した後、トンネル酸化膜及び浮遊ゲート電極をメモ
リーセル領域に選択的に形成する。その後、リソグラフ
ィ及びエッチングによりメモリーセル領域内に素子分離
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トレンチ
分離を形成する。その後、ゲート酸化膜及びゲート電極
膜を全面に形成し、リソグラフィ及びエッチングによ
り、メモリーセル領域の浮遊ゲート電極及び制御ゲート
電極と、周辺回路領域のゲート電極とを形成する。すな
わち、メモリーセル領域にトレンチ分離を形成すること
によって、メモリーセルの微細化を可能とし、メモリー
容量の増大に伴う占有面積の増大を抑制するようにして
いる。First, after forming a LOCOS isolation film in a peripheral circuit region, a tunnel oxide film and a floating gate electrode are selectively formed in a memory cell region. After that, a trench for element isolation is formed in the memory cell region by lithography and etching, and an insulating film is deposited over the entire surface of the substrate and flattened, thereby filling the trench with the insulating film to form a trench isolation. Thereafter, a gate oxide film and a gate electrode film are formed on the entire surface, and a floating gate electrode and a control gate electrode in the memory cell region and a gate electrode in the peripheral circuit region are formed by lithography and etching. That is, by forming a trench isolation in the memory cell region, it is possible to miniaturize the memory cell and to suppress an increase in occupied area due to an increase in memory capacity.
【0006】また、以下のような方法も採られている。
初めに周辺回路領域にLOCOS分離膜を形成した後、
トンネル酸化膜及び浮遊ゲート電極をメモリーセル領域
に選択的に形成する。その後、ゲート酸化膜及びゲート
電極膜を全面に形成し、リソグラフィ及びエッチングに
よりメモリーセル領域内に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トレンチ分離を形成する。
その後、リソグラフィ及びエッチングにより、メモリー
セル領域の浮遊ゲート電極及び制御ゲート電極と、周辺
回路領域のゲート電極とを形成する。このように、素子
分離を浮遊ゲート電極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。The following method has also been adopted.
After first forming a LOCOS isolation film in the peripheral circuit area,
A tunnel oxide film and a floating gate electrode are selectively formed in a memory cell region. After that, a gate oxide film and a gate electrode film are formed on the entire surface, a trench for element isolation is formed in the memory cell region by lithography and etching, and an insulating film is deposited on the entire surface of the substrate and flattened. The trench is filled with an insulating film to form a trench isolation.
Thereafter, a floating gate electrode and a control gate electrode in the memory cell region and a gate electrode in the peripheral circuit region are formed by lithography and etching. As described above, by forming the element isolation in a self-aligned manner with the floating gate electrode, the cell area is reduced.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来方法の方法では以下のような問題があった。However, the above-mentioned conventional method has the following problems.
【0008】上記従来の製造方法のうち前者の方法で
は、後者の方法のごとく浮遊ゲート電極とトレンチ分離
とを自己整合的に形成できないために、メモリーセル領
域の高密化を十分に進めることができない。In the former method among the above-mentioned conventional manufacturing methods, the floating gate electrode and the trench isolation cannot be formed in a self-aligned manner as in the latter method, so that the density of the memory cell region cannot be sufficiently increased. .
【0009】一方、後者の方法は、メモリーセル領域の
高密度化には有効な方法であるが、トレンチ分離を形成
するための平坦化工程において、周辺回路領域のLOC
OS分離膜の膜減りを生じないように平坦化を行うこと
は困難であり、その結果、基板全体の平坦性を良好に維
持できない。On the other hand, the latter method is effective for increasing the density of the memory cell region. However, in the planarization process for forming the trench isolation, the LOC of the peripheral circuit region is reduced.
It is difficult to perform planarization so that the OS isolation film is not reduced, and as a result, the flatness of the entire substrate cannot be maintained satisfactorily.
【0010】また、いずれの方法においても、周辺回路
領域とメモリーセル領域とで素子分離を形成するための
工程が個別に必要であるという無駄が生じていた。Further, in any of the methods, there is a waste that a process for forming element isolation in the peripheral circuit region and the memory cell region is individually required.
【0011】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、不揮発性メモリーセルを有する半導
体装置の製造方法として、メモリーセル領域だけでなく
周辺回路領域にもトレンチ分離を形成することにより、
半導体装置全体の平坦性を良好に保持し、工程数を低減
しながら半導体装置全体としての高密度化を図ることに
ある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to form a trench isolation not only in a memory cell region but also in a peripheral circuit region as a method of manufacturing a semiconductor device having a nonvolatile memory cell. By doing
It is an object of the present invention to maintain the flatness of the entire semiconductor device and to increase the density of the entire semiconductor device while reducing the number of steps.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、請求項1〜6に記載されている半導体
装置の製造方法に関する手段を講じている。In order to achieve the above object, the present invention provides means for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
【0013】本発明の第1の半導体装置の製造方法は、
請求項1に記載されているように、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半導体基板のメモリーセル領
域に配置する一方、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半導体基板の周辺回路領域
に配置してなる半導体装置の製造方法であって、半導体
基板のメモリーセル領域と周辺回路領域とに跨るトンネ
ル絶縁膜及び第1の導体膜を形成する第1の工程と、ト
レンチ分離形成領域を開口した第1のマスク部材を用い
て、上記第1の導体膜,トンネル絶縁膜及び半導体基板
を選択的に除去して、素子分離用溝を形成する第2の工
程と、上記溝を絶縁膜で埋め込んでトレンチ分離を形成
する第3の工程と、上記周辺回路領域の上記第1の導体
膜及び上記トンネル絶縁膜を除去する第4の工程と、基
板の全面上にゲート絶縁膜及び第2の導体膜を形成する
第5の工程と、上記第1の導体膜,上記ゲート絶縁膜及
び上記第2の導体膜をパターニングして、上記メモリー
セル領域に浮遊ゲート電極及び制御ゲート電極を形成す
る一方、上記周辺回路領域にゲート電極を形成する第6
の工程とを備えている。According to a first method of manufacturing a semiconductor device of 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 is disposed in a memory cell region of a semiconductor substrate, while the gate insulating film and the gate electrode are arranged as described in claim 1. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising arranging a field-effect transistor having a structure in a peripheral circuit region of a semiconductor substrate, comprising: forming a tunnel insulating film and a first conductor film over a memory cell region and a peripheral circuit region of the semiconductor substrate. A first step of forming the first conductive film, the tunnel insulating film, and the semiconductor substrate by using a first mask member having an opening in the trench isolation formation region to selectively remove the element isolation trench. A second step of forming, a third step of forming a trench isolation by filling the trench with an insulating film, and forming the first conductive film and the tunnel in the peripheral circuit region. A fourth step of removing the insulating film, a fifth step of forming a gate insulating film and a second conductive film over the entire surface of the substrate, and a step of forming the first conductive film, the gate insulating film, and the second conductive film. Patterning the conductive film to form a floating gate electrode and a control gate electrode in the memory cell region, and forming a gate electrode in the peripheral circuit region;
Steps.
【0014】この方法により形成される半導体装置にお
いて、メモリーセル領域だけでなく周辺回路領域におい
ても、LOCOS分離膜に比べて小さな間隔で高い分離
機能を発揮できるトレンチ分離により各トランジスタが
分離されるので、半導体装置全体としての高密度化が可
能になる。また、トレンチ分離を形成する際の平坦化工
程において、LOCOS膜の膜減りを考慮する必要がな
いので、基板全体を精度よく平坦化することができる。
しかも、浮遊ゲート電極がトレンチ分離に対して自己整
合的に形成されるので、マスク合わせのためのマージン
が不要となり、メモリーセル領域における高密度化を進
めることができる。In the semiconductor device formed by this method, the transistors are isolated not only in the memory cell region but also in the peripheral circuit region by trench isolation which can exhibit a high isolation function at a smaller interval than the LOCOS isolation film. Thus, the density of the entire semiconductor device can be increased. In addition, in the flattening step when forming the trench isolation, it is not necessary to consider the reduction in the LOCOS film, so that the entire substrate can be flattened with high accuracy.
Moreover, since the floating gate electrode is formed in a self-aligned manner with respect to the trench isolation, a margin for mask alignment is not required, and the density in the memory cell region can be increased.
【0015】請求項2に記載されているように、請求項
1において、上記第6の工程に、メモリーセル領域と周
辺回路領域のゲート電極形成領域とを覆う第2のマスク
部材を用いてエッチングを行い、第2の導体膜を選択的
に除去して周辺回路領域のゲート電極を形成する工程
と、上記第2のマスク部材を除去した後、周辺回路領域
とメモリーセル領域のゲート電極形成領域とを覆う第3
のマスク部材を用いてエッチングを行い、第2の導体
膜、ゲート絶縁膜及び第1の導体膜を順次選択的に除去
してメモリーセル領域の浮遊ゲート電極及び制御ゲート
電極を形成する工程とを含ませることができる。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, in the sixth step, etching is performed using a second mask member that covers the memory cell region and the gate electrode formation region in the peripheral circuit region. To selectively remove the second conductor film to form a gate electrode in the peripheral circuit region; and, after removing the second mask member, form a gate electrode formation region in the peripheral circuit region and the memory cell region. And the third covering
Forming a floating gate electrode and a control gate electrode in the memory cell region by selectively removing the second conductive film, the gate insulating film, and the first conductive film sequentially by performing etching using the mask member of (1). Can be included.
【0016】この方法により、メモリーセル領域の制御
ゲート電極と浮遊ゲート電極とが同じ第3のマスク部材
を用いて形成されるので、両者のマスク合わせのための
マージンも不要となり、メモリーセル領域がさらに高密
度化されることになる。According to this method, since the control gate electrode and the floating gate electrode in the memory cell region are formed using the same third mask member, a margin for masking the two is not required, and the memory cell region is not required. The density will be further increased.
【0017】請求項3に記載されているように、請求項
1において、上記第6の工程に、上記第2の導体膜の上
に電極保護膜を形成する工程と、メモリーセル領域及び
周辺回路領域のゲート形成領域を覆う第2のマスク部材
を用いてエッチングを行い、上記電極保護膜及び第2の
導体膜を選択的に除去してメモリーセル領域の制御ゲー
ト電極及び周辺回路領域のゲート電極を形成する工程
と、上記第2のマスク部材を除去した後、周辺回路領域
を覆いかつメモリーセル領域を全て開口した第3のマス
ク部材と上記電極保護膜の残存部とをマスクに用いてエ
ッチングを行い、ゲート絶縁膜及び第1の導体膜を順次
選択的に除去してメモリーセル領域の制御ゲート電極を
形成する工程とを含ませることができる。According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, the sixth step includes a step of forming an electrode protection film on the second conductor film, and a step of forming a memory cell region and a peripheral circuit. Etching is performed using a second mask member that covers the gate formation region of the region, and the electrode protection film and the second conductor film are selectively removed to form a control gate electrode in the memory cell region and a gate electrode in the peripheral circuit region. Forming, and after removing the second mask member, etching using the third mask member covering the peripheral circuit region and opening the entire memory cell region and the remaining portion of the electrode protection film as a mask And forming a control gate electrode in the memory cell region by sequentially and selectively removing the gate insulating film and the first conductor film.
【0018】この方法により、メモリーセル領域の浮遊
ゲート電極は、実質的には制御ゲート電極と同じ第2の
マスク部材を用いて形成されるので、両者のマスク合わ
せのためのマージンも不要となり、メモリーセル領域が
さらに高密度化されることになる。According to this method, the floating gate electrode in the memory cell region is formed by using the same second mask member as the control gate electrode. The density of the memory cell area is further increased.
【0019】本発明の第2の半導体装置の製造方法は、
請求項4に記載されているように、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メモリーセル領域に配置する
一方、ゲート絶縁膜及びゲート電極を有する電界効果型
トランジスタを周辺回路領域に配置してなる半導体装置
の製造方法であって、半導体基板のメモリーセル領域と
周辺回路領域とに跨るトンネル絶縁膜及び第1の導体膜
を形成する第1の工程と、トレンチ分離形成領域を開口
した第1のマスク部材を用いて、上記第1の導体膜,ト
ンネル絶縁膜及び半導体基板を選択的に除去して、素子
分離用溝を形成する第2の工程と、上記溝を絶縁膜で埋
め込んでトレンチ分離を形成する第3の工程と、周辺回
路領域を開口し、かつメモリーセル領域の浮遊ゲート電
極形成領域を覆う第2のマスク部材を用いてエッチング
を行い、第1の導体膜及びトンネル絶縁膜を順次選択的
に除去してメモリーセル領域の浮遊ゲート電極を形成す
る第4の工程と、上記第2のマスク部材を除去した後、
基板の全面上にゲート絶縁膜及び第2の導体膜を形成す
る第5の工程と、上記第2の導体膜をパターニングし
て、ゲート絶縁膜を介して浮遊ゲート電極及び半導体基
板に跨るメモリーセル領域の制御ゲート電極と周辺回路
領域のゲート電極とを形成する第6の工程とを備えてい
る。According to a second method of manufacturing a semiconductor device of the present invention,
The nonvolatile memory cell having the tunnel insulating film, the floating gate electrode, the gate insulating film and the control gate electrode is arranged in the memory cell region, while the electric field having the gate insulating film and the gate electrode is provided. A method of manufacturing a semiconductor device in which an effect transistor is arranged in a peripheral circuit region, comprising: a first step of forming a tunnel insulating film and a first conductor film over a memory cell region and a peripheral circuit region of a semiconductor substrate. And a second step of selectively removing the first conductor film, the tunnel insulating film, and the semiconductor substrate by using a first mask member having an opening in a trench isolation formation region to form an element isolation trench. A third step of forming a trench isolation by filling the trench with an insulating film; and opening a peripheral circuit region and covering a floating gate electrode formation region of a memory cell region. A fourth step of performing etching using the second mask member to selectively remove the first conductor film and the tunnel insulating film sequentially to form a floating gate electrode in the memory cell region; and After removing
A fifth step of forming a gate insulating film and a second conductive film over the entire surface of the substrate, and patterning the second conductive film to extend over the floating gate electrode and the semiconductor substrate via the gate insulating film A sixth step of forming a control gate electrode in the region and a gate electrode in the peripheral circuit region.
【0020】この方法により、チャネルホットエレクト
ロンを利用して浮遊ゲート電極に電荷の注入が可能な不
揮発性メモリーセルを有する半導体装置についても、請
求項1と同じ効果が得られる。According to this method, the same effect as that of the first aspect can be obtained for a semiconductor device having a nonvolatile memory cell capable of injecting charges into the floating gate electrode using channel hot electrons.
【0021】請求項5に記載されているように、請求項
1−3のいずれか1つにおいて、上記第5の工程では、
基板の全面上に第1のゲート絶縁膜を形成した後、上記
周辺回路領域の上記第1のゲート絶縁膜の厚みの少なく
とも一部を選択的に除去してから、その後基板の全面上
に第2のゲート絶縁膜を形成した後、上記第2の導体膜
を形成することができる。According to a fifth aspect, in any one of the first to third aspects, the fifth step includes:
After forming a first gate insulating film on the entire surface of the substrate, at least a part of the thickness of the first gate insulating film in the peripheral circuit region is selectively removed, and then the first gate insulating film is formed on the entire surface of the substrate. After forming the second gate insulating film, the second conductor film can be formed.
【0022】この方法により、メモリーセル領域の浮遊
ゲート電極−制御ゲート電極間のゲート絶縁膜は第1及
び第2のゲート絶縁膜で構成され、周辺回路領域のゲー
ト絶縁膜は第2のゲート絶縁膜のみあるいは第2のゲー
ト絶縁膜と第1のゲート絶縁膜の一部とで構成されるの
で、メモリーセル領域と周辺回路領域とにおけるゲート
絶縁膜の厚みを互いに異ならせることが容易となる。し
たがって、メモリーセル領域の制御ゲート電極と周辺回
路のゲート電極とで異なる適正な厚みのゲート絶縁膜を
形成することが可能となる。According to this method, the gate insulating film between the floating gate electrode and the control gate electrode in the memory cell region is composed of the first and second gate insulating films, and the gate insulating film in the peripheral circuit region is the second gate insulating film. Since the gate insulating film is composed of only the film or the second gate insulating film and a part of the first gate insulating film, it is easy to make the thicknesses of the gate insulating films in the memory cell region and the peripheral circuit region different from each other. Therefore, it is possible to form a gate insulating film having an appropriate thickness different between the control gate electrode in the memory cell region and the gate electrode in the peripheral circuit.
【0023】請求項6に記載されているように、請求項
1−5のいずれか1つにおいて、上記第1の工程の後上
記第2の工程の前に、上記第1の導体膜の上に、エッチ
ングストッパ膜を形成しておくことが好ましい。According to a sixth aspect, in any one of the first to fifth aspects, after the first step and before the second step, the upper surface of the first conductor film is formed. Preferably, an etching stopper film is formed first.
【0024】この方法により、平坦化を確実に行うこと
が可能になる。According to this method, the flattening can be surely performed.
【0025】[0025]
(第1の実施形態)まず、第1の実施形態に係る半導体
装置の製造方法について説明する。図1a〜g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。(First Embodiment) First, a method of manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment will be described. 1A to 1G are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment.
【0026】まず、図1aに示す工程で、メモリーセル
領域Rmemoと周辺回路領域Rperiとを有する半導体基板
10の全面を酸化して厚みが約10nmのトンネル酸化
膜21を形成し、第1の導体膜として厚み200nm程
度の多結晶シリコン膜22を堆積する。さらに多結晶シ
リコン膜22の上に、多結晶シリコン膜を酸化するかC
VDを行うかにより、厚みが約10nmのパッド酸化膜
23を形成し、さらに厚み約150nmのシリコン窒化
膜24を形成する。First, in the step shown in FIG. 1A, the entire surface of the semiconductor substrate 10 having the memory cell region Rmemo and the peripheral circuit region Rperi is oxidized to form a tunnel oxide film 21 having a thickness of about 10 nm, A polycrystalline silicon film 22 having a thickness of about 200 nm is deposited as a film. Further, on the polycrystalline silicon film 22, the polycrystalline silicon film is oxidized or C
Depending on whether VD is performed, a pad oxide film 23 having a thickness of about 10 nm is formed, and a silicon nitride film 24 having a thickness of about 150 nm is further formed.
【0027】次に、図1bに示す工程で、基板上に素子
分離を形成しようとする領域を開口したレジスト膜51
を形成した後、シリコン窒化膜24、パッド酸化膜2
3、多結晶シリコン膜22、トンネル酸化膜21及び基
板10を順次エッチングし、基板に深さが約300nm
の素子分離用の溝101を形成する。Next, in the step shown in FIG. 1B, a resist film 51 having an opening in a region where element isolation is to be formed on the substrate is formed.
Is formed, silicon nitride film 24, pad oxide film 2
3. The polycrystalline silicon film 22, the tunnel oxide film 21, and the substrate 10 are sequentially etched to form a substrate with a depth of about 300 nm.
A groove 101 for element isolation is formed.
【0028】次に、図1cに示す工程で、レジスト膜5
1を除去し、基板の全面上に厚みが700nm程度の絶
縁膜31を堆積した後、シリコン窒化膜24をストッパ
ー膜として用いるCMPを行って基板の上面の平坦化を
行うことにより、溝101を絶縁膜31で埋めてトレン
チ分離を形成する。Next, in the step shown in FIG.
1 is removed, an insulating film 31 having a thickness of about 700 nm is deposited on the entire surface of the substrate, and then the upper surface of the substrate is planarized by performing CMP using the silicon nitride film 24 as a stopper film, thereby forming the groove 101. The trench isolation is formed by filling with an insulating film 31.
【0029】次に、図1dに示す工程で、シリコン窒化
膜24及びパッド酸化膜23を全て除去した後、メモリ
ーセル領域Rmemoを覆うレジスト膜52を形成し、周辺
回路領域Rperiの多結晶シリコン膜22及びトンネル酸
化膜21をエッチングにより除去する。Next, in the step shown in FIG. 1D, after the silicon nitride film 24 and the pad oxide film 23 are all removed, a resist film 52 covering the memory cell region Rmemo is formed, and the polycrystalline silicon film in the peripheral circuit region Rperi is formed. 22 and the tunnel oxide film 21 are removed by etching.
【0030】次に、図1eに示す工程で、基板の全面上
に、少なくとも周辺回路領域Rperiにおける厚みが約1
0nmのゲート絶縁膜25と、第2の導体膜としての厚
みが約200nmの多結晶シリコン膜26とを順次堆積
する。Next, in the step shown in FIG. 1E, the thickness of at least the peripheral circuit region Rperi is about 1
A gate insulating film 25 having a thickness of 0 nm and a polycrystalline silicon film 26 having a thickness of about 200 nm as a second conductor film are sequentially deposited.
【0031】その後、ゲート電極の形成は次の2ステッ
プで行う。Thereafter, formation of the gate electrode is performed in the following two steps.
【0032】まず、図1fに示す工程で、メモリーセル
領域Rmemoを覆いかつ周辺回路領域Rperiのゲート電極
を形成しようとする領域を覆うレジスト膜53を形成し
た後、このレジスト膜53をマスクとしてエッチングを
行い、周辺回路領域Rperiの多結晶シリコン膜26を選
択的に除去して周辺回路領域Rperiのゲート電極110
を形成する。First, in a step shown in FIG. 1F, after forming a resist film 53 covering the memory cell region Rmemo and a region where the gate electrode of the peripheral circuit region Rperi is to be formed, etching is performed using the resist film 53 as a mask. To selectively remove the polycrystalline silicon film 26 in the peripheral circuit region Rperi to remove the gate electrode 110 in the peripheral circuit region Rperi.
To form
【0033】次に、図1gに示す工程で、周辺回路領域
Rperiを覆いかつメモリーセル領域Rmemoの制御ゲート
電極を形成しようとする領域を覆うレジスト膜54を形
成した後、このレジスト膜54をマスクとしてエッチン
グを行って、メモリーセル領域Rmemoの多結晶シリコン
膜26,ゲート絶縁膜25及び多結晶シリコン膜22を
順次エッチングしてメモリーセル領域Rmemoの制御ゲー
ト電極111及び浮遊ゲート電極112を形成する。Next, in the step shown in FIG. 1g, after forming a resist film 54 covering the peripheral circuit region Rperi and a region where the control gate electrode of the memory cell region Rmemo is to be formed, this resist film 54 is masked. Then, the polycrystalline silicon film 26, the gate insulating film 25 and the polycrystalline silicon film 22 in the memory cell region Rmemo are sequentially etched to form the control gate electrode 111 and the floating gate electrode 112 in the memory cell region Rmemo.
【0034】その後の工程の図示は省略するが、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、フラッシュメモリーを搭載した半導体装置が
完成する。Although illustration of subsequent steps is omitted, formation of an interlayer insulating film, formation of a contact hole, formation of a wiring layer, and the like are performed to complete a semiconductor device on which a flash memory is mounted.
【0035】本実施形態によれば、図1bに示すよう
に、1回のトレンチ分離の工程で、メモリーセル領域R
memoと周辺回路領域Rperi双方のトレンチ分離を形成で
きるので、工程数の低減を図ることができる。According to the present embodiment, as shown in FIG. 1B, the memory cell region R
Since trench isolation can be formed in both the memo and the peripheral circuit region Rperi, the number of steps can be reduced.
【0036】また、図1cに示す工程における溝101
の埋め込み絶縁膜の平坦化時においてもメモリーセル領
域Rmemoと周辺回路領域Rperiとで下地段差がないの
で、絶縁膜の平坦化が非常に簡単にでき、その後の工程
において、基板の平坦性を維持しながら処理を進めるこ
とができる。また、周辺回路領域RperiにLOCOS分
離膜を形成する場合のごとく、LOCOS分離膜の膜減
りによる素子分離機能の悪化を招くおそれはないので、
平坦化のためのCMP等を制限なく行うことができ、平
坦性が特に向上する。The groove 101 in the step shown in FIG.
Even when the buried insulating film is planarized, there is no underlying step between the memory cell region Rmemo and the peripheral circuit region Rperi, so that the insulating film can be planarized very easily, and the flatness of the substrate is maintained in the subsequent steps. The processing can be performed while doing so. Further, unlike the case where the LOCOS isolation film is formed in the peripheral circuit region Rperi, there is no possibility that the element isolation function is deteriorated due to the decrease in the LOCOS isolation film.
CMP or the like for flattening can be performed without limitation, and flatness is particularly improved.
【0037】さらに、素子分離用溝101は浮遊ゲート
電極112と自己整合的に形成される。図2a,2b
は、図1gに示す工程における制御ゲート電極111を
取り除いて示す平面図及びゲート長方向に直交する断面
(IIb-IIb 線に示す断面)における断面図である。つま
り、トレンチ分離を形成してから浮遊ゲート電極を形成
する場合には、各セル間の浮遊ゲート電極を分離する必
要があることから、浮遊ゲート電極形成用のマスクとト
レンチ分離形成用のマスクとの位置ずれを考慮したマー
ジンが必要となる。それに対し、本実施形態では、トレ
ンチ分離(絶縁膜31)によって浮遊ゲート電極112
が分離される構造となっているために、かかるマスク合
わせのためのマージンが不要となるので、メモリーセル
領域Rmemoの高密度化を図ることができる。なお、本実
施形態の製造工程では、浮遊ゲート電極112と制御ゲ
ート電極111とが、同じレジスト膜54をマスクとし
て形成されるので、両者を個別に形成する場合に比べ、
マスク合わせのためのマージンが不要となり、より高密
度化を図ることができる。Further, the isolation trench 101 is formed in a self-aligned manner with the floating gate electrode 112. Figures 2a, 2b
FIG. 3A is a plan view showing the control gate electrode 111 removed in the step shown in FIG. 1G and a cross-sectional view taken along a line orthogonal to the gate length direction (a cross-section taken along line IIb-IIb). In other words, when forming the floating gate electrode after forming the trench isolation, it is necessary to separate the floating gate electrode between the cells. Therefore, a mask for forming the floating gate electrode and a mask for forming the trench isolation are required. Requires a margin in consideration of the positional deviation. On the other hand, in the present embodiment, the floating gate electrode 112 is formed by trench isolation (insulating film 31).
Are separated from each other, so that a margin for such mask alignment is not required, so that the density of the memory cell region Rmemo can be increased. In the manufacturing process of the present embodiment, since the floating gate electrode 112 and the control gate electrode 111 are formed using the same resist film 54 as a mask, compared with the case where both are formed separately,
A margin for mask alignment is not required, and higher density can be achieved.
【0038】よって、本実施形態では、工程数の低減を
図りつつ、半導体装置全体の平坦性の向上と高密度化と
を図ることができるのである。Therefore, in this embodiment, it is possible to improve the flatness and increase the density of the entire semiconductor device while reducing the number of steps.
【0039】尚、本実施形態では、各ゲート電極の形成
に際し、初めに周辺回路領域Rperiのゲート電極110
を形成した後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を形成したが、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を先に形成し、その後周辺回路領域Rpe
riのゲート電極110を形成してもよい。In this embodiment, when forming each gate electrode, first, the gate electrode 110 of the peripheral circuit region Rperi is formed.
After the formation of the control gate electrode 111 and the floating gate electrode 112 in the memory cell region Rmemo, the control gate electrode 111 and the floating gate electrode 112 in the memory cell region Rmemo are formed first, and then the peripheral circuit region Rpe
An ri gate electrode 110 may be formed.
【0040】(第2の実施形態)次に、第2の実施形態
に係る半導体装置の製造方法について説明する。図3a
〜g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。(Second Embodiment) Next, a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment will be described. FIG.
FIGS. 7A to 7G are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of the semiconductor device according to the second embodiment.
【0041】まず、図3aに示す工程で、メモリーセル
領域Rmemoと周辺回路領域Rperiとを有する半導体基板
10の全面を酸化して厚みが約10nmのトンネル酸化
膜21を形成し、第1の導体膜として厚み200nm程
度の多結晶シリコン膜22を堆積する。さらに、多結晶
シリコン膜22の上に、多結晶シリコン膜を酸化するか
CVDを行うかにより、厚みが約10nmのパッド酸化
膜23を形成し、さらに厚み約150nmのシリコン窒
化膜24を形成する。First, in the step shown in FIG. 3A, the entire surface of the semiconductor substrate 10 having the memory cell region Rmemo and the peripheral circuit region Rperi is oxidized to form a tunnel oxide film 21 having a thickness of about 10 nm, and the first conductor A polycrystalline silicon film 22 having a thickness of about 200 nm is deposited as a film. Further, a pad oxide film 23 having a thickness of about 10 nm is formed on the polycrystalline silicon film 22 by oxidizing the polycrystalline silicon film or performing CVD, and a silicon nitride film 24 having a thickness of about 150 nm is further formed. .
【0042】次に、図3bに示す工程で、基板上に素子
分離を形成しようとする領域を開口したレジスト膜51
を形成した後、シリコン窒化膜24、パッド酸化膜2
3、多結晶シリコン膜22、トンネル酸化膜21及び基
板10を順次エッチングし、基板に深さが約300nm
の素子分離用の溝101を形成する。Next, in a step shown in FIG. 3B, a resist film 51 having an opening in a region where element isolation is to be formed on the substrate.
Is formed, silicon nitride film 24, pad oxide film 2
3. The polycrystalline silicon film 22, the tunnel oxide film 21, and the substrate 10 are sequentially etched to form a substrate with a depth of about 300 nm.
A groove 101 for element isolation is formed.
【0043】次に、図3cに示す工程で、レジスト膜5
1を除去し、基板の全面上に厚みが700nm程度の絶
縁膜31を堆積した後、シリコン窒化膜24をストッパ
ー膜として用いるCMPを行って基板の上面の平坦化を
行うことにより、溝101を絶縁膜31で埋めてトレン
チ分離を形成する。Next, in the step shown in FIG.
1 is removed, an insulating film 31 having a thickness of about 700 nm is deposited on the entire surface of the substrate, and then the upper surface of the substrate is planarized by performing CMP using the silicon nitride film 24 as a stopper film, thereby forming the groove 101. The trench isolation is formed by filling with an insulating film 31.
【0044】次に、図3dに示す工程で、シリコン窒化
膜24及びパッド酸化膜23を全て除去した後、メモリ
ーセル領域Rmemoを覆うレジスト膜52を形成し、周辺
回路領域Rperiの多結晶シリコン膜22及びトンネル酸
化膜21をエッチングにより除去する。Next, in the step shown in FIG. 3D, after the silicon nitride film 24 and the pad oxide film 23 are all removed, a resist film 52 covering the memory cell region Rmemo is formed, and the polycrystalline silicon film in the peripheral circuit region Rperi is formed. 22 and the tunnel oxide film 21 are removed by etching.
【0045】次に、図3eに示す工程で、基板の全面上
に、少なくとも周辺回路領域Rperiにおける厚みが約1
0nmのゲート絶縁膜25と、第2の導体膜としての厚
みが約200nmの多結晶シリコン膜26とを順次堆積
する。さらに、多結晶シリコン膜26の上に厚みが約1
00nmのキャップ酸化膜27を堆積する。Next, in the step shown in FIG. 3E, the thickness of at least the peripheral circuit region Rperi is reduced to about 1 on the entire surface of the substrate.
A gate insulating film 25 having a thickness of 0 nm and a polycrystalline silicon film 26 having a thickness of about 200 nm as a second conductor film are sequentially deposited. Furthermore, a thickness of about 1
A 00 nm cap oxide film 27 is deposited.
【0046】次に、図3f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のゲート導体膜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をマスクとしてエッチングを行い、キャップ酸化膜
27及び多結晶シリコン膜26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及び周辺回
路領域Rperiのゲート電極110を形成する。Next, in the step shown in FIG. 3F, 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 region where the gate conductor film is to be formed in the peripheral circuit region Rperi. Then, etching is performed using the resist film 55 as a mask, and the cap oxide film 27 and the polycrystalline silicon film 26 are selectively removed to form the control gate electrode 111 in the memory cell region Rmemo and the gate electrode 110 in the peripheral circuit region Rperi. I do.
【0047】次に、図3gに示す工程で、周辺回路領域
Rperiを覆いかつメモリーセル領域Rmemoを全て露出さ
せたレジスト膜56を形成し、このレジスト膜56及び
キャップ酸化膜27をマスクとしてエッチングを行い、
メモリーセル領域Rmemoのゲート絶縁膜25、多結晶シ
リコン膜22を順次選択的に除去して、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 a step shown in FIG. 3G, a resist film 56 covering the peripheral circuit region Rperi and exposing the entire memory cell region Rmemo is formed, and etching is performed using the resist film 56 and the cap oxide film 27 as a mask. Do
The gate insulating film 25 and the polycrystalline silicon film 22 in the memory cell region Rmemo are sequentially and selectively removed to form the floating gate electrode 112 in the memory cell region Rmemo.
【0048】その後の工程の図示は省略するが、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、フラッシュメモリーを搭載した半導体装置が
完成する。Although illustration of subsequent steps is omitted, formation of an interlayer insulating film, formation of a contact hole, formation of a wiring layer, and the like are performed to complete a semiconductor device on which a flash memory is mounted.
【0049】本実施形態によっても、第1の実施形態と
同様に、工程数の低減を図りつつ、半導体装置全体の平
坦性の向上と高密度化とを図ることができる。According to the present embodiment, as in the first embodiment, it is possible to improve the flatness of the entire semiconductor device and increase the density while reducing the number of steps.
【0050】加えて、本実施形態では、図3fに示す工
程で、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110とを同時に形
成するようにしているので、メモリーセル領域Rmemoと
周辺回路領域Rperiとの境界領域での余計なマスク合わ
せのためのマージンをとる必要がなく、その分だけ更に
高密度化を図ることができる。In addition, in the present embodiment, in the step shown in FIG.
And the gate electrode 110 of the peripheral circuit region Rperi are formed at the same time, so that there is no need to take a margin for extra mask alignment at the boundary region between the memory cell region Rmemo and the peripheral circuit region Rperi. The density can be further increased by the amount.
【0051】(第3の実施形態)次に、第3の実施形態
に係る半導体装置の製造方法について説明する。図4a
〜f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。(Third Embodiment) Next, a method of manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment will be described. FIG. 4a
1 to f are cross-sectional views illustrating the steps of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment.
【0052】まず、図4aに示す工程で、メモリーセル
領域Rmemoと周辺回路領域Rperiとを有する半導体基板
10の全面を酸化して厚みが約10nmのトンネル酸化
膜21を形成し、第1の導体膜として厚み200nm程
度の多結晶シリコン膜22を堆積する。さらに多結晶シ
リコン膜22の上に、多結晶シリコン膜を酸化するかC
VDを行うかにより、厚みが約10nmのパッド酸化膜
23を形成し、さらに厚み約150nmのシリコン窒化
膜24を形成する。First, in the step shown in FIG. 4A, the entire surface of the semiconductor substrate 10 having the memory cell region Rmemo and the peripheral circuit region Rperi is oxidized to form a tunnel oxide film 21 having a thickness of about 10 nm, and the first conductor A polycrystalline silicon film 22 having a thickness of about 200 nm is deposited as a film. Further, on the polycrystalline silicon film 22, the polycrystalline silicon film is oxidized or C
Depending on whether VD is performed, a pad oxide film 23 having a thickness of about 10 nm is formed, and a silicon nitride film 24 having a thickness of about 150 nm is further formed.
【0053】次に、図4bに示す工程で、基板上に素子
分離を形成しようとする領域を開口したレジスト膜51
を形成した後、シリコン窒化膜24、パッド酸化膜2
3、多結晶シリコン膜22、トンネル酸化膜21及び基
板10を順次エッチングし、基板に深さが約300nm
の素子分離用の溝101を形成する。Next, in the step shown in FIG. 4B, a resist film 51 having an opening on a substrate where an element isolation is to be formed is formed.
Is formed, silicon nitride film 24, pad oxide film 2
3. The polycrystalline silicon film 22, the tunnel oxide film 21, and the substrate 10 are sequentially etched to form a substrate with a depth of about 300 nm.
A groove 101 for element isolation is formed.
【0054】次に、図4cに示す工程で、レジスト膜5
1を除去し、基板の全面上に厚みが700nm程度の絶
縁膜31を堆積した後、シリコン窒化膜24をストッパ
ー膜として用いるCMPを行って基板の上面の平坦化を
行うことにより、溝101を絶縁膜31で埋めてトレン
チ分離を形成する。Next, in the step shown in FIG.
1 is removed, an insulating film 31 having a thickness of about 700 nm is deposited on the entire surface of the substrate, and then the upper surface of the substrate is planarized by performing CMP using the silicon nitride film 24 as a stopper film, thereby forming the groove 101. The trench isolation is formed by filling with an insulating film 31.
【0055】次に、図4dに示す工程で、シリコン窒化
膜24及びパッド酸化膜23を全て除去した後、周辺回
路領域Rperiを露出しかつメモリーセル領域Rmemoの浮
遊ゲート電極を形成しようとする領域を覆うレジスト膜
57を形成し、このレジスト膜57をマスクとしてエッ
チングを行い、多結晶シリコン膜22及びトンネル酸化
膜21を選択的に除去してメモリーセル領域Rmemo内の
浮遊ゲート電極112を先に形成する。Next, in the step shown in FIG. 4D, after the silicon nitride film 24 and the pad oxide film 23 are all removed, the peripheral circuit region Rperi is exposed and the region where the floating gate electrode is to be formed in the memory cell region Rmemo. Is formed using the resist film 57 as a mask, and the polycrystalline silicon film 22 and the tunnel oxide film 21 are selectively removed to make the floating gate electrode 112 in the memory cell region Rmemo first. Form.
【0056】次に、図4eに示す工程で、基板の全面上
に、少なくとも周辺回路領域Rperiにおける厚みが約1
0nmのゲート絶縁膜25と、第2の導体膜としての厚
みが約200nmの多結晶シリコン膜26とを順次堆積
する。Next, in a step shown in FIG. 4E, the thickness of at least the peripheral circuit region Rperi is reduced to about 1 on the entire surface of the substrate.
A gate insulating film 25 having a thickness of 0 nm and a polycrystalline silicon film 26 having a thickness of about 200 nm as a second conductor film are sequentially deposited.
【0057】次に、図4f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55を形成し、このレジスト膜5
5をマスクとしてエッチングを行い、多結晶シリコン膜
26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及び周辺回路領域Rperiのゲート電極
110を形成する。このとき、メモリーセル領域Rmemo
における制御ゲート電極111の一部は浮遊ゲート電極
112の上面上にあるが、他の一部はゲート絶縁膜25
を介して半導体基板10の上にある。Next, in a step shown in FIG. 4F, 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 region where the gate electrode is to be formed in the peripheral circuit region Rperi. , This resist film 5
5 is used as a mask to selectively remove the polycrystalline silicon film 26 to form the control gate electrode 111 in the memory cell region Rmemo and the gate electrode 110 in the peripheral circuit region Rperi. At this time, the memory cell area Rmemo
Of the control gate electrode 111 is on the upper surface of the floating gate electrode 112, while the other is
Over the semiconductor substrate 10.
【0058】その後の工程の図示は省略するが、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、フラッシュメモリーを搭載した半導体装置が
完成する。Although illustration of subsequent steps is omitted, formation of an interlayer insulating film, formation of a contact hole, formation of a wiring layer, and the like are performed to complete a semiconductor device on which a flash memory is mounted.
【0059】本実施形態によっても、第1及び第2の実
施形態と同様に、工程数の低減を図りつつ、半導体装置
全体の平坦性の向上と高密度化とを図ることができる。According to the present embodiment, as in the first and second embodiments, it is possible to improve the flatness of the entire semiconductor device and increase the density while reducing the number of steps.
【0060】また、本実施形態では、第2の実施形態と
同様に、図4fに示す工程で、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110とを同時に形成するようにしているので、メ
モリーセル領域Rmemoと周辺回路領域Rperiとの境界領
域での余計なマスク合わせのためのマージンをとる必要
がなく、その分だけ更に高密度化を図ることができる。Further, in the present embodiment, similarly to the second embodiment, in the step shown in FIG.
And the gate electrode 110 of the peripheral circuit region Rperi are formed at the same time, so that a margin for extra mask alignment in the boundary region between the memory cell region Rmemo and the peripheral circuit region Rperi is taken. It is not necessary, and the density can be further increased.
【0061】さらに、本実施形態では、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
が形成されるので、チャネルホットエレクトロンを利用
した浮遊ゲート電極112への電荷の注入が可能とな
り、フラッシュメモリーの低電圧化によって、半導体装
置の高密度化に伴う発熱の弊害を確実に防止できる利点
がある。Further, in this embodiment, the control gate electrode 111 extending from the floating gate electrode 112 to the semiconductor substrate 10
Is formed, it is possible to inject charges into the floating gate electrode 112 using channel hot electrons, and it is possible to reliably prevent the adverse effect of heat generation due to high density of the semiconductor device by lowering the voltage of the flash memory. There is.
【0062】尚、第1、第2及び第3の実施形態におい
てトランジスタやウェル形成用のイオ注入及び熱処理工
程については省略したが、これらの工程は周知の技術で
行うことができることはいうまでもない。In the first, second and third embodiments, the steps of implanting ions and heat treatment for forming transistors and wells have been omitted, but it is needless to say that these steps can be performed by a known technique. Absent.
【0063】(その他の実施形態及び変形形態)上記第
1〜第3の実施形態において、素子分離用溝101の埋
め込み絶縁膜31の平坦化はCMPを用いたが、レジス
トエッチバック法やスピンエッチング法を用いてもよ
い。この場合、多結晶シリコン膜22がエッチングスト
ッパー膜として機能できる程度に十分な選択比があるな
らば、パッド酸化膜23及びシリコン窒化膜24は使用
しなくともよい。(Other Embodiments and Modifications) In the first to third embodiments, CMP is used to planarize the buried insulating film 31 in the element isolation trench 101, but the resist etch back method or the spin etching is used. Method may be used. In this case, the pad oxide film 23 and the silicon nitride film 24 do not need to be used as long as the polycrystalline silicon film 22 has a selection ratio enough to function as an etching stopper film.
【0064】上記第1〜第3の実施形態におけるゲート
絶縁膜25は、周辺回路領域Rperiのトランジスタのゲ
ート絶縁膜及びメモリーセル領域Rmemoの浮遊ゲートと
制御ゲートの間のゲート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
110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。The gate insulating film 25 in the first to third embodiments functions as a gate insulating film of the transistor in the peripheral circuit region Rperi and a gate insulating film between the floating gate and the control gate in the memory cell region Rmemo. They have a common thickness. However, since conditions such as applied voltage are different between the control gate electrode 111 in the memory cell region Rmemo and the gate electrode 110 in the peripheral circuit region Rperi, both can be formed to have different film thicknesses.
In that case, the following steps can be performed.
【0065】まず、図1e,図3e,図4eに示す工程
で、ゲート絶縁膜25(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のゲート絶縁膜25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の電極として多結晶シリコン膜26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1e,図3e,
図4eに示す工程において、酸化法によってゲート絶縁
膜25を形成する場合には、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におけるゲート絶縁膜25は周辺回路領域R
periにおけるゲート絶縁膜25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におけるゲート絶
縁膜の厚みのみを厚くすることは可能である。First, in the steps shown in FIGS. 1E, 3E, and 4E, a gate insulating film 25 (first gate insulating film) is formed by deposition by an oxidation method or a CVD method, and then a resist covering the memory cell region Rmemo is formed. A film is formed, and the thickness of the gate insulating film 25 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 26 may be deposited as a second electrode. 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, FIGS. 1e, 3e,
In the step shown in FIG. 4E, when the gate insulating film 25 is formed by an oxidation method, the oxidation progresses faster in polycrystalline silicon than in single crystal silicon. Circuit area R
Generally, the thickness of the gate insulating film 25 is considerably larger than that of the gate insulating film 25 in the peri. Therefore, it is possible to increase only the thickness of the gate insulating film in the memory cell region Rmemo without necessarily performing the above steps.
【0066】更には、膜厚の厚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Rpe
riでの高耐圧用や入出力用のトランジスタに使用しても
よい。Further, the gate insulating film on the thick side is formed not only in the memory cell region Rmemo but also in the peripheral circuit region Rpe.
It may be used for a transistor for high withstand voltage or input / output at ri.
【0067】また、上記各実施形態では、第2の導体膜
として多結晶シリコン膜を用いたが、多結晶シリコン膜
と、金属または金属化合物との積層膜(ポリサイド膜な
ど)としてもよい。In each of the above embodiments, a polycrystalline silicon film is used as the second conductor film. However, a laminated film (such as a polycide film) of a polycrystalline silicon film and a metal or a metal compound may be used.
【0068】[0068]
【発明の効果】本発明によれば、不揮発性メモリーセル
をメモリーセル領域に配置する一方、電界効果型トラン
ジスタを半導体基板の周辺回路領域に配置してなる半導
体装置の製造方法として、メモリーセル領域と周辺回路
領域とに共通の工程でトレンチを分離を形成し、かつメ
モリーセル領域における浮遊ゲート電極とトレンチ分離
とを自己整合させるようにしたので、全体として高密度
化され平坦性の良好な半導体装置を少ない工程で形成す
るための半導体装置の製造方法の提供を図ることができ
る。According to the present invention, a method of manufacturing 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 of a semiconductor substrate is provided. And the peripheral circuit region are formed with trench isolation in the same process, and the floating gate electrode and the trench isolation in the memory cell region are self-aligned, so that the semiconductor is highly dense and has good flatness as a whole. A method for manufacturing a semiconductor device for forming a device in a small number of steps can be provided.
【図1】第1の実施形態における半導体装置の製造工程
を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to a first embodiment.
【図2】第1の実施形態における半導体装置の浮遊ゲー
ト電極の構造を説明するための平面図及びIIb-IIb 線に
おける断面図である。FIG. 2 is a plan view for explaining the structure of a floating gate electrode of the semiconductor device according to the first embodiment and a cross-sectional view taken along line IIb-IIb.
【図3】第2の実施形態における半導体装置の製造工程
を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to a second embodiment.
【図4】第3の実施形態における半導体装置の製造工程
を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to a third embodiment.
10 半導体基板 21 トンネル絶縁膜 22 多結晶シリコン膜(第1の導体膜) 23 パッド酸化膜 24 シリコン窒化膜 25 ゲート絶縁膜 26 多結晶シリコン膜(第2の導体膜) 27 キャップ絶縁膜(電極保護膜) 31 絶縁膜(トレンチ分離) 51〜57 レジスト膜 101 素子分離用溝 110 ゲート電極 111 制御ゲート電極 112 浮遊ゲート電極 Reference Signs List 10 semiconductor substrate 21 tunnel insulating film 22 polycrystalline silicon film (first conductive film) 23 pad oxide film 24 silicon nitride film 25 gate insulating film 26 polycrystalline silicon film (second conductive film) 27 cap insulating film (electrode protection) 31) Insulating film (trench isolation) 51-57 Resist film 101 Element isolation groove 110 Gate electrode 111 Control gate electrode 112 Floating gate electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 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 symbol FI H01L 29/792 (72) Inventor Takaaki Ueda 1006 Ojidoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Arai Masato 1006 Kazuma Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Masaru Moriwaki 1006 Kadoma Kadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Claims (6)
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
セルを半導体基板のメモリーセル領域に配置する一方、
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
ジスタを半導体基板の周辺回路領域に配置してなる半導
体装置の製造方法であって、 半導体基板のメモリーセル領域と周辺回路領域とに跨る
トンネル絶縁膜及び第1の導体膜を形成する第1の工程
と、 トレンチ分離形成領域を開口した第1のマスク部材を用
いて、上記第1の導体膜,トンネル絶縁膜及び半導体基
板を選択的に除去して、素子分離用溝を形成する第2の
工程と、 上記溝を絶縁膜で埋め込んでトレンチ分離を形成する第
3の工程と、 上記周辺回路領域の上記第1の導体膜及び上記トンネル
絶縁膜を除去する第4の工程と、 基板の全面上にゲート絶縁膜及び第2の導体膜を形成す
る第5の工程と、 上記第1の導体膜,上記ゲート絶縁膜及び上記第2の導
体膜をパターニングして、上記メモリーセル領域に浮遊
ゲート電極及び制御ゲート電極を形成する一方、上記周
辺回路領域にゲート電極を形成する第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。A nonvolatile memory cell having a tunnel insulating film, a floating gate electrode, a gate insulating film and a control gate electrode is arranged in a memory cell region of a semiconductor substrate.
A method of manufacturing a semiconductor device in which a field effect transistor having a gate insulating film and a gate electrode is arranged in a peripheral circuit region of a semiconductor substrate, comprising: a tunnel insulating film extending over a memory cell region and a peripheral circuit region of the semiconductor substrate; A first step of forming a first conductor film, and selectively removing the first conductor film, the tunnel insulating film, and the semiconductor substrate by using a first mask member having an opening in a trench isolation formation region. A second step of forming a trench for element isolation, a third step of forming a trench isolation by filling the groove with an insulating film, and a step of forming the first conductive film and the tunnel insulating film in the peripheral circuit region. A fourth step of removing, a fifth step of forming a gate insulating film and a second conductive film over the entire surface of the substrate, and a step of removing the first conductive film, the gate insulating film, and the second conductive film. Paternin To, while forming a floating gate electrode and control gate electrode in the memory cell region, a method of manufacturing a semiconductor device characterized by and a sixth step of forming a gate electrode in the peripheral circuit region.
おいて、 上記第6の工程は、 メモリーセル領域と周辺回路領域のゲート電極形成領域
とを覆う第2のマスク部材を用いてエッチングを行い、
第2の導体膜を選択的に除去して周辺回路領域のゲート
電極を形成する工程と、 上記第2のマスク部材を除去した後、周辺回路領域とメ
モリーセル領域のゲート電極形成領域とを覆う第3のマ
スク部材を用いてエッチングを行い、第2の導体膜、ゲ
ート絶縁膜及び第1の導体膜を順次選択的に除去してメ
モリーセル領域の浮遊ゲート電極及び制御ゲート電極を
形成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。2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the sixth step, etching is performed using a second mask member covering a memory cell region and a gate electrode formation region in a peripheral circuit region. ,
Forming a gate electrode in the peripheral circuit region by selectively removing the second conductor film; and covering the peripheral circuit region and the gate electrode formation region in the memory cell region after removing the second mask member. Forming a floating gate electrode and a control gate electrode in a memory cell region by selectively removing the second conductor film, the gate insulating film, and the first conductor film by performing etching using a third mask member; And a method of manufacturing a semiconductor device.
おいて、 上記第6の工程は、 上記第2の導体膜の上に電極保護膜を形成する工程と、 メモリーセル領域及び周辺回路領域のゲート形成領域を
覆う第2のマスク部材を用いてエッチングを行い、上記
電極保護膜及び第2の導体膜を選択的に除去してメモリ
ーセル領域の制御ゲート電極及び周辺回路領域のゲート
電極を形成する工程と、 上記第2のマスク部材を除去した後、周辺回路領域を覆
いかつメモリーセル領域を全て開口した第3のマスク部
材と上記電極保護膜の残存部とをマスクに用いてエッチ
ングを行い、ゲート絶縁膜及び第1の導体膜を順次選択
的に除去してメモリーセル領域の制御ゲート電極を形成
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。3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein said sixth step includes a step of forming an electrode protection film on said second conductor film, and a step of forming a memory cell region and a peripheral circuit region. Etching is performed using a second mask member that covers the gate formation region, and the electrode protection film and the second conductor film are selectively removed to form a control gate electrode in the memory cell region and a gate electrode in the peripheral circuit region. After removing the second mask member, etching is performed using the third mask member covering the peripheral circuit region and opening the entire memory cell region and the remaining portion of the electrode protection film as a mask. Forming a control gate electrode in the memory cell region by sequentially and selectively removing the gate insulating film and the first conductor film.
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
セルをメモリーセル領域に配置する一方、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周辺
回路領域に配置してなる半導体装置の製造方法であっ
て、 半導体基板のメモリーセル領域と周辺回路領域と跨るト
ンネル絶縁膜及び第1の導体膜を形成する第1の工程
と、 トレンチ分離形成領域を開口した第1のマスク部材を用
いて、上記第1の導体膜,トンネル絶縁膜及び半導体基
板を選択的に除去して、素子分離用溝を形成する第2の
工程と、 上記溝を絶縁膜で埋め込んでトレンチ分離を形成する第
3の工程と、 周辺回路領域を開口し、かつメモリーセル領域の浮遊ゲ
ート電極形成領域を覆う第2のマスク部材を用いてエッ
チングを行い、第1の導体膜及びトンネル絶縁膜を順次
選択的に除去してメモリーセル領域の浮遊ゲート電極を
形成する第4の工程と、 上記第2のマスク部材を除去した後、基板の全面上にゲ
ート絶縁膜及び第2の導体膜を形成する第5の工程と、 上記第2の導体膜をパターニングして、ゲート絶縁膜を
介して浮遊ゲート電極及び半導体基板に跨るメモリーセ
ル領域の制御ゲート電極と、周辺回路領域のゲート電極
とを形成する第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。4. A nonvolatile memory cell having a tunnel insulating film, a floating gate electrode, a gate insulating film and a control gate electrode is arranged in a memory cell region, and a field effect transistor having a gate insulating film and a gate electrode is arranged in a peripheral circuit. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a first step of forming a tunnel insulating film and a first conductor film over a memory cell region and a peripheral circuit region of a semiconductor substrate; A second step of selectively removing the first conductive film, the tunnel insulating film, and the semiconductor substrate by using the opened first mask member to form a trench for element isolation; A third step of forming a trench isolation by burying the second mask member, and a second mask member that opens the peripheral circuit region and covers the floating gate electrode formation region of the memory cell region. A fourth step of selectively removing the first conductor film and the tunnel insulating film in order to form a floating gate electrode in the memory cell region, and removing the second mask member. Forming a gate insulating film and a second conductive film on the entire surface of the semiconductor device; and patterning the second conductive film to form a memory cell region extending over the floating gate electrode and the semiconductor substrate via the gate insulating film. And a sixth step of forming a control gate electrode and a gate electrode in a peripheral circuit region.
導体装置の製造方法において、 上記第5の工程では、基板の全面上に第1のゲート絶縁
膜を形成した後、上記周辺回路領域の上記第1のゲート
絶縁膜の厚みの少なくとも一部を選択的に除去してか
ら、その後基板の全面上に第2のゲート絶縁膜を形成し
た後、上記第2の導体膜を形成することを特徴とする半
導体装置の製造方法。5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the fifth step, after forming a first gate insulating film over the entire surface of the substrate, the method further comprises: After selectively removing at least a part of the thickness of the first gate insulating film in the circuit region, and then forming a second gate insulating film over the entire surface of the substrate, forming the second conductive film A method of manufacturing a semiconductor device.
導体装置の製造方法において、 上記第1の工程の後上記第2の工程の前に、上記第1の
導体膜の上に、エッチングストッパ膜を形成しておくこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein said first conductive film is formed on said first conductive film after said first process and before said second process. And a method of manufacturing a semiconductor device, wherein an etching stopper film is formed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9098618A JPH10289990A (en) | 1997-04-16 | 1997-04-16 | Method for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9098618A JPH10289990A (en) | 1997-04-16 | 1997-04-16 | Method for manufacturing semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10289990A true JPH10289990A (en) | 1998-10-27 |
Family
ID=14224557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9098618A Withdrawn JPH10289990A (en) | 1997-04-16 | 1997-04-16 | Method for manufacturing semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10289990A (en) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100342822B1 (en) * | 1999-12-28 | 2002-07-02 | 박종섭 | Method of manufacturing a flash memory device |
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| KR100598990B1 (en) | 2005-06-29 | 2006-07-12 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method of forming interlayer insulating film of semiconductor device |
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1997
- 1997-04-16 JP JP9098618A patent/JPH10289990A/en not_active Withdrawn
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