JPH11214384A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH11214384A JPH11214384A JP10015925A JP1592598A JPH11214384A JP H11214384 A JPH11214384 A JP H11214384A JP 10015925 A JP10015925 A JP 10015925A JP 1592598 A JP1592598 A JP 1592598A JP H11214384 A JPH11214384 A JP H11214384A
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- Non-Volatile Memory (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Local Oxidation Of Silicon (AREA)
- Element Separation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 微細でかつバーズヘッドの隆起の度合いの小
さなフィールド酸化膜の形成を可能にすることにより、
その上に端部を有するように形成される導電層の電気的
特性を向上する。 【解決手段】 シリコン窒化膜4および熱酸化膜10の
上に平坦化シリコン膜6を形成し、熱酸化膜10とシリ
コン窒化膜4との境界部に生じた凹部11を平坦化す
る。さらに、平坦化シリコン膜6を熱酸化することによ
り、熱酸化膜10と一体化した平坦化熱酸化膜12を形
成する。次に、平坦化熱酸化膜12をエッチバックし、
フィールド酸化膜13を形成した後、シリコン窒化膜4
および多結晶シリコン膜3を除去する。その後、フィー
ルド酸化膜13の上に端部8aを有する導電層8を形成
する。
さなフィールド酸化膜の形成を可能にすることにより、
その上に端部を有するように形成される導電層の電気的
特性を向上する。 【解決手段】 シリコン窒化膜4および熱酸化膜10の
上に平坦化シリコン膜6を形成し、熱酸化膜10とシリ
コン窒化膜4との境界部に生じた凹部11を平坦化す
る。さらに、平坦化シリコン膜6を熱酸化することによ
り、熱酸化膜10と一体化した平坦化熱酸化膜12を形
成する。次に、平坦化熱酸化膜12をエッチバックし、
フィールド酸化膜13を形成した後、シリコン窒化膜4
および多結晶シリコン膜3を除去する。その後、フィー
ルド酸化膜13の上に端部8aを有する導電層8を形成
する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に、フィールド酸化膜による素子分離領
域を有する半導体基板上に半導体素子を形成する半導体
装置の製造方法に関するものである。
方法に関し、特に、フィールド酸化膜による素子分離領
域を有する半導体基板上に半導体素子を形成する半導体
装置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】フィールド酸化膜の形成方法として、従
来より、LOCOS(Local Oxidation
of Silicon)法が用いられている。従来の
LOCOS法については、たとえば特開平4−2341
46号公報に、DRAM(Dynamic Rando
m Access Memory)等における素子分離
絶縁膜の形成過程に適用した技術が開示されている。以
下、同公報等に示された従来の典型的なLOCOS法に
よるフィールド酸化膜の形成方法の一例を、図14〜図
18を用いて説明する。
来より、LOCOS(Local Oxidation
of Silicon)法が用いられている。従来の
LOCOS法については、たとえば特開平4−2341
46号公報に、DRAM(Dynamic Rando
m Access Memory)等における素子分離
絶縁膜の形成過程に適用した技術が開示されている。以
下、同公報等に示された従来の典型的なLOCOS法に
よるフィールド酸化膜の形成方法の一例を、図14〜図
18を用いて説明する。
【0003】従来のLOCOS法を用いたフィールド酸
化膜の形成方法においては、まず、図14に示すよう
に、シリコン基板101の上に100Å〜300Åの厚
みT1のシリコン酸化膜102を形成する。次に、シリ
コン酸化膜102の上に300Å〜700Åの厚みの多
結晶シリコン膜(またはアモルファスシリコン膜)10
3を形成する。さらに、多結晶シリコン膜103の上に
シリコン窒化膜104を形成する。そして、レジスト1
05をパターニングした後、図15に示すように、異方
性エッチングを行ない、シリコン酸化膜102を露出さ
せる。その後、レジスト105を除去する。さらに、図
16に示すように、熱酸化等により露出した部分の酸化
膜をさらに酸化し、5000Å〜6000Åという部分
的に大きな厚みT2 を持つフィールド酸化膜110を形
成する。そして、図17に示すように、シリコン窒化膜
104および多結晶シリコン膜103を除去する。
化膜の形成方法においては、まず、図14に示すよう
に、シリコン基板101の上に100Å〜300Åの厚
みT1のシリコン酸化膜102を形成する。次に、シリ
コン酸化膜102の上に300Å〜700Åの厚みの多
結晶シリコン膜(またはアモルファスシリコン膜)10
3を形成する。さらに、多結晶シリコン膜103の上に
シリコン窒化膜104を形成する。そして、レジスト1
05をパターニングした後、図15に示すように、異方
性エッチングを行ない、シリコン酸化膜102を露出さ
せる。その後、レジスト105を除去する。さらに、図
16に示すように、熱酸化等により露出した部分の酸化
膜をさらに酸化し、5000Å〜6000Åという部分
的に大きな厚みT2 を持つフィールド酸化膜110を形
成する。そして、図17に示すように、シリコン窒化膜
104および多結晶シリコン膜103を除去する。
【0004】このような方法で形成されたフィールド酸
化膜110を含むシリコン基板101上に、たとえばフ
ラッシュメモリを形成する場合には、図18に示すよう
に、フローティングゲート電極となる導電層108が、
その端部108aがフィールド酸化膜110上に位置す
るように形成される。次に、図19に示すように、導電
層108の表面を覆うように、電極間多層絶縁膜を構成
するONO(Oxide−Nitride−Oxid
e)膜114を形成した後、その上にさらに、コントロ
ールゲート電極となる導電層115を形成する。その後
さらに、層間絶縁膜116およびビット線117を形成
することにより、図20(a)(b)(c)に示すよう
なフラッシュメモリのメモリセルが完成する。
化膜110を含むシリコン基板101上に、たとえばフ
ラッシュメモリを形成する場合には、図18に示すよう
に、フローティングゲート電極となる導電層108が、
その端部108aがフィールド酸化膜110上に位置す
るように形成される。次に、図19に示すように、導電
層108の表面を覆うように、電極間多層絶縁膜を構成
するONO(Oxide−Nitride−Oxid
e)膜114を形成した後、その上にさらに、コントロ
ールゲート電極となる導電層115を形成する。その後
さらに、層間絶縁膜116およびビット線117を形成
することにより、図20(a)(b)(c)に示すよう
なフラッシュメモリのメモリセルが完成する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなLOCOS法による素子分離絶縁膜の形成方法に
おいては、以下のような問題点がある。
ようなLOCOS法による素子分離絶縁膜の形成方法に
おいては、以下のような問題点がある。
【0006】LOCOS法によるフィールド酸化膜11
0の形成方法においては、図16に示すように、開口1
20の縁近傍のシリコン窒化膜104の下に発生するバ
ーズビーク110bを抑えるために、シリコン窒化膜1
04の厚みを大きくしなければならない。それにより、
薄く積層した酸化膜102a(厚みT1 )と熱酸化によ
り分厚くなって最大の厚みがT2 となったフィールド酸
化膜110のバーズヘッド110aとの境界の領域11
の凹部が大きくなる。
0の形成方法においては、図16に示すように、開口1
20の縁近傍のシリコン窒化膜104の下に発生するバ
ーズビーク110bを抑えるために、シリコン窒化膜1
04の厚みを大きくしなければならない。それにより、
薄く積層した酸化膜102a(厚みT1 )と熱酸化によ
り分厚くなって最大の厚みがT2 となったフィールド酸
化膜110のバーズヘッド110aとの境界の領域11
の凹部が大きくなる。
【0007】上記の結果、図18に示すように、シリコ
ン酸化膜102aおよびフィールド酸化膜110の上に
端部108を有する電極用の導電層108を形成したと
き、電極用の導電層108の端部108aは、図17に
示すように、領域111近傍の大きな傾斜に沿って立上
がってしまい、導電層108の端部108aが鋭角をな
して突き出した形状となる。それにより、導電層108
の端部108aに電界が集中し、絶縁破壊が生じて、導
電層108内の電荷が端部108aから放出されるおそ
れがある。その結果、このような導電層108を、たと
えば、図20に示すようなフラッシュメモリ等のフロー
ティングゲート電極に適用した場合、その電荷保持特性
が劣化するという問題がある。
ン酸化膜102aおよびフィールド酸化膜110の上に
端部108を有する電極用の導電層108を形成したと
き、電極用の導電層108の端部108aは、図17に
示すように、領域111近傍の大きな傾斜に沿って立上
がってしまい、導電層108の端部108aが鋭角をな
して突き出した形状となる。それにより、導電層108
の端部108aに電界が集中し、絶縁破壊が生じて、導
電層108内の電荷が端部108aから放出されるおそ
れがある。その結果、このような導電層108を、たと
えば、図20に示すようなフラッシュメモリ等のフロー
ティングゲート電極に適用した場合、その電荷保持特性
が劣化するという問題がある。
【0008】本発明は上記のような問題点を解決するた
めになされたものであり、その目的は、フィールド酸化
膜のバーズヘッドとバーズビークとの境界近傍の急な傾
斜の発生を抑制して、フィールド酸化膜上に端部を有す
る電極形成用の導電層の端部が急激に立ち上がって鋭角
をなして突き出すことを防止することにより、この部分
での電界集中を緩和し、電極形成用の導電層としての電
荷保持特性を向上し得る半導体装置の製造方法を提供す
ることである。
めになされたものであり、その目的は、フィールド酸化
膜のバーズヘッドとバーズビークとの境界近傍の急な傾
斜の発生を抑制して、フィールド酸化膜上に端部を有す
る電極形成用の導電層の端部が急激に立ち上がって鋭角
をなして突き出すことを防止することにより、この部分
での電界集中を緩和し、電極形成用の導電層としての電
荷保持特性を向上し得る半導体装置の製造方法を提供す
ることである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の半導体装置の製造方法は、一つの局面においては、
請求項1に記載のような以下の工程を備える。
明の半導体装置の製造方法は、一つの局面においては、
請求項1に記載のような以下の工程を備える。
【0010】まず、シリコン基板の上にシリコン酸化膜
を形成した後、このシリコン酸化膜の上に多結晶シリコ
ン膜を形成する。次に、この多結晶シリコン膜の上にシ
リコン窒化膜を形成した後、このシリコン窒化膜上の所
定領域上に開口を有するようにパターニングを施したレ
ジストを形成する。次に、このレジストをマスクとし
て、多結晶シリコン膜およびシリコン窒化膜をエッチン
グすることにより、上記所定の領域の多結晶シリコン膜
および前記シリコン窒化膜に開口を形成し、上記所定の
領域のシリコン酸化膜を露出させる。その後、シリコン
酸化膜の露出した部分を熱酸化し、上記所定の領域にお
いて隆起した熱酸化膜を形成する。次に、シリコン窒化
膜および熱酸化膜の上に、多結晶シリコンまたはアモル
ファスシリコンからなる平坦化用シリコン膜を形成し、
熱酸化膜とシリコン窒化膜との境界部に生じた凹部を埋
めて平坦化する。その後、平坦化用シリコン膜を熱酸化
することによって熱酸化膜と一体化させることにより、
平坦化熱酸化膜を形成する。次に、シリコン窒化膜の開
口の壁面がすべて露出するまで平坦化熱酸化膜をエッチ
バックし、フィールド酸化膜を形成した後、シリコン窒
化膜および多結晶シリコン膜を除去する。その後、フィ
ールド酸化膜の上に端部を有する導電層を形成する。
を形成した後、このシリコン酸化膜の上に多結晶シリコ
ン膜を形成する。次に、この多結晶シリコン膜の上にシ
リコン窒化膜を形成した後、このシリコン窒化膜上の所
定領域上に開口を有するようにパターニングを施したレ
ジストを形成する。次に、このレジストをマスクとし
て、多結晶シリコン膜およびシリコン窒化膜をエッチン
グすることにより、上記所定の領域の多結晶シリコン膜
および前記シリコン窒化膜に開口を形成し、上記所定の
領域のシリコン酸化膜を露出させる。その後、シリコン
酸化膜の露出した部分を熱酸化し、上記所定の領域にお
いて隆起した熱酸化膜を形成する。次に、シリコン窒化
膜および熱酸化膜の上に、多結晶シリコンまたはアモル
ファスシリコンからなる平坦化用シリコン膜を形成し、
熱酸化膜とシリコン窒化膜との境界部に生じた凹部を埋
めて平坦化する。その後、平坦化用シリコン膜を熱酸化
することによって熱酸化膜と一体化させることにより、
平坦化熱酸化膜を形成する。次に、シリコン窒化膜の開
口の壁面がすべて露出するまで平坦化熱酸化膜をエッチ
バックし、フィールド酸化膜を形成した後、シリコン窒
化膜および多結晶シリコン膜を除去する。その後、フィ
ールド酸化膜の上に端部を有する導電層を形成する。
【0011】このような工程を備えることにより、請求
項1に記載の半導体装置の製造方法によれば、次のよう
な作用を有する。平坦化熱酸化膜が全体としてシリコン
酸化膜からなるために、そのエッチバックにおけるエッ
チングの選択比が、シリコン窒化膜よりも大きくなるよ
うに、エッチング条件を設定することができる。そのよ
うな条件のエッチングによってエッチバックすることに
より、シリコン窒化膜の表面の一部が露出した後もエッ
チングを続けた場合において、シリコン窒化膜をほとん
ど除去することなく平坦化熱酸化膜を除去することがで
きる。そのため、段差部のないより平坦なフィールド酸
化膜が形成される。その結果、その上に形成される導電
層の、フィールド酸化膜上に位置する端部は、上記従来
技術の場合のように段差に沿って立上がった形状になる
ことはない。したがって、導電層の端部が鋭角をなすこ
とのないように形成可能となるため、導電層の端部にお
ける電界集中が緩和される。
項1に記載の半導体装置の製造方法によれば、次のよう
な作用を有する。平坦化熱酸化膜が全体としてシリコン
酸化膜からなるために、そのエッチバックにおけるエッ
チングの選択比が、シリコン窒化膜よりも大きくなるよ
うに、エッチング条件を設定することができる。そのよ
うな条件のエッチングによってエッチバックすることに
より、シリコン窒化膜の表面の一部が露出した後もエッ
チングを続けた場合において、シリコン窒化膜をほとん
ど除去することなく平坦化熱酸化膜を除去することがで
きる。そのため、段差部のないより平坦なフィールド酸
化膜が形成される。その結果、その上に形成される導電
層の、フィールド酸化膜上に位置する端部は、上記従来
技術の場合のように段差に沿って立上がった形状になる
ことはない。したがって、導電層の端部が鋭角をなすこ
とのないように形成可能となるため、導電層の端部にお
ける電界集中が緩和される。
【0012】このような製造方法を、たとえばフラッシ
ュメモリのフローティングゲート電極の形成に適用する
ことにより、その端部における電界集中の緩和によっ
て、絶縁破壊による蓄積電荷の揮発減少が抑制された
め、微細化され、幅が非常に小さくなった電極において
も、電気的特性の安定したメモリ素子を提供することが
できる。
ュメモリのフローティングゲート電極の形成に適用する
ことにより、その端部における電界集中の緩和によっ
て、絶縁破壊による蓄積電荷の揮発減少が抑制された
め、微細化され、幅が非常に小さくなった電極において
も、電気的特性の安定したメモリ素子を提供することが
できる。
【0013】本発明の半導体装置の製造方法は、他の局
面においては、請求項2に記載のような以下の工程を備
える。
面においては、請求項2に記載のような以下の工程を備
える。
【0014】まず、シリコン基板の上にシリコン酸化膜
を形成した後、このシリコン酸化膜の上に多結晶シリコ
ン膜を形成する。次に、この多結晶シリコン膜の上にシ
リコン窒化膜を形成した後、このシリコン窒化膜上の所
定領域上に開口を有するようにパターニングを施したレ
ジストを形成する。次に、このレジストをマスクとし
て、多結晶シリコン膜およびシリコン窒化膜をエッチン
グすることにより、所定の領域の多結晶シリコン膜およ
びシリコン窒化膜に開口を形成し、上記所定の領域の前
記シリコン酸化膜を露出させる。その後、シリコン酸化
膜の露出した部分を熱酸化し、上記所定の領域において
隆起した熱酸化膜を形成する。次に、シリコン窒化膜お
よび熱酸化膜の上に平坦化用酸化膜を堆積させることに
より、シリコン窒化膜と熱酸化膜との間に生じた凹部を
埋めて平坦化する。その後、平坦化用酸化膜および熱酸
化膜を、シリコン窒化膜の前記開口の壁面がすべて露出
するまでエッチバックし、フィールド酸化膜を形成す
る。次に、シリコン窒化膜および多結晶シリコン膜を除
去した後、フィールド酸化膜の上に端部を有する導電層
を形成する。
を形成した後、このシリコン酸化膜の上に多結晶シリコ
ン膜を形成する。次に、この多結晶シリコン膜の上にシ
リコン窒化膜を形成した後、このシリコン窒化膜上の所
定領域上に開口を有するようにパターニングを施したレ
ジストを形成する。次に、このレジストをマスクとし
て、多結晶シリコン膜およびシリコン窒化膜をエッチン
グすることにより、所定の領域の多結晶シリコン膜およ
びシリコン窒化膜に開口を形成し、上記所定の領域の前
記シリコン酸化膜を露出させる。その後、シリコン酸化
膜の露出した部分を熱酸化し、上記所定の領域において
隆起した熱酸化膜を形成する。次に、シリコン窒化膜お
よび熱酸化膜の上に平坦化用酸化膜を堆積させることに
より、シリコン窒化膜と熱酸化膜との間に生じた凹部を
埋めて平坦化する。その後、平坦化用酸化膜および熱酸
化膜を、シリコン窒化膜の前記開口の壁面がすべて露出
するまでエッチバックし、フィールド酸化膜を形成す
る。次に、シリコン窒化膜および多結晶シリコン膜を除
去した後、フィールド酸化膜の上に端部を有する導電層
を形成する。
【0015】この製造方法において、平坦化用酸化膜を
堆積させる工程として、好ましくは、請求項3に記載の
ように、CVD法が用いられる。
堆積させる工程として、好ましくは、請求項3に記載の
ように、CVD法が用いられる。
【0016】このような工程で半導体装置を形成するこ
とにより、本発明の半導体装置の製造方法によれば、熱
酸化膜および平坦化用酸化膜がいずれもシリコン酸化膜
からなるために、そのエッチバックにおけるエッチング
の選択比が、シリコン窒化膜よりも大きくなるように、
エッチング条件を設定することができる。そのような条
件のエッチングによってエッチバックすることにより、
シリコン窒化膜の表面の一部が露出した後もエッチング
を続けた場合において、シリコン窒化膜をほとんど除去
することなく平坦化熱酸化膜および熱酸化膜を除去する
ことができる。そのため、請求項1に記載の製造方法と
同様に、段差部のないより平坦なフィールド酸化膜が形
成される。その結果、その上に形成される導電層の、フ
ィールド酸化膜上に位置する端部は、上記従来技術の場
合のように段差に沿って立上がった形状になることはな
い。したがって、導電層の端部が鋭角をなすことのない
ように形成可能となるため、導電層の端部における電界
集中が緩和される。
とにより、本発明の半導体装置の製造方法によれば、熱
酸化膜および平坦化用酸化膜がいずれもシリコン酸化膜
からなるために、そのエッチバックにおけるエッチング
の選択比が、シリコン窒化膜よりも大きくなるように、
エッチング条件を設定することができる。そのような条
件のエッチングによってエッチバックすることにより、
シリコン窒化膜の表面の一部が露出した後もエッチング
を続けた場合において、シリコン窒化膜をほとんど除去
することなく平坦化熱酸化膜および熱酸化膜を除去する
ことができる。そのため、請求項1に記載の製造方法と
同様に、段差部のないより平坦なフィールド酸化膜が形
成される。その結果、その上に形成される導電層の、フ
ィールド酸化膜上に位置する端部は、上記従来技術の場
合のように段差に沿って立上がった形状になることはな
い。したがって、導電層の端部が鋭角をなすことのない
ように形成可能となるため、導電層の端部における電界
集中が緩和される。
【0017】このような製造方法を、たとえばフラッシ
ュメモリのフローティングゲート電極の形成に適用する
ことにより、上記請求項1に記載の製造方法と同様の効
果を得ることができる。
ュメモリのフローティングゲート電極の形成に適用する
ことにより、上記請求項1に記載の製造方法と同様の効
果を得ることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
〜図12に基づいて説明する。
〜図12に基づいて説明する。
【0019】(実施の形態1)まず、本発明における実
施の形態1の半導体装置の製造方法を、図1〜図9を用
いて説明する。
施の形態1の半導体装置の製造方法を、図1〜図9を用
いて説明する。
【0020】実施の形態1の半導体装置の製造方法にお
いては、図1に示すように、まず、シリコン基板1の上
にシリコン酸化膜2を形成する。次に、シリコン酸化膜
2の上に多結晶シリコン膜3を形成した後、多結晶シリ
コン膜3の上にシリコン窒化膜4を形成する。さらに、
シリコン窒化膜4の上に所定のパターニングを施したレ
ジスト5を形成し、その後、レジスト5をマスクとして
多結晶シリコン膜3およびシリコン窒化膜4をエッチン
グして開口20を設け、図2に示すように、シリコン酸
化膜2を露出させる。
いては、図1に示すように、まず、シリコン基板1の上
にシリコン酸化膜2を形成する。次に、シリコン酸化膜
2の上に多結晶シリコン膜3を形成した後、多結晶シリ
コン膜3の上にシリコン窒化膜4を形成する。さらに、
シリコン窒化膜4の上に所定のパターニングを施したレ
ジスト5を形成し、その後、レジスト5をマスクとして
多結晶シリコン膜3およびシリコン窒化膜4をエッチン
グして開口20を設け、図2に示すように、シリコン酸
化膜2を露出させる。
【0021】その後、図3に示すように、シリコン酸化
膜2の露出した部分をさらに熱酸化し、シリコン窒化膜
4の開口20内にいわゆるバーズヘッド10aを有する
熱酸化膜10を形成する。このとき、開口20の縁のシ
リコン窒化膜4の下には、バーズビーク10bが発生す
る。次に、図4に示すように、シリコン窒化膜4および
フィールド酸化膜10の上に多結晶シリコン膜6を形成
し、熱酸化膜10とシリコン窒化膜4との境界部に生じ
た段差による凹部20aを平坦化する。さらに、図5に
示すように、平坦化用多結晶シリコン膜6を熱酸化する
ことにより、熱酸化膜10と一体化した平坦化熱酸化膜
12を形成する。このとき、再熱酸化の影響でバーズビ
ーク10bが0.01〜0.02μm程度延びるが、こ
の程度のバーズビーク10bの延びは、レジスト5をパ
ターニングする際の写真製版における露光時間を変更す
る程度で解消可能であり、実質的な影響はほとんど生じ
ない。
膜2の露出した部分をさらに熱酸化し、シリコン窒化膜
4の開口20内にいわゆるバーズヘッド10aを有する
熱酸化膜10を形成する。このとき、開口20の縁のシ
リコン窒化膜4の下には、バーズビーク10bが発生す
る。次に、図4に示すように、シリコン窒化膜4および
フィールド酸化膜10の上に多結晶シリコン膜6を形成
し、熱酸化膜10とシリコン窒化膜4との境界部に生じ
た段差による凹部20aを平坦化する。さらに、図5に
示すように、平坦化用多結晶シリコン膜6を熱酸化する
ことにより、熱酸化膜10と一体化した平坦化熱酸化膜
12を形成する。このとき、再熱酸化の影響でバーズビ
ーク10bが0.01〜0.02μm程度延びるが、こ
の程度のバーズビーク10bの延びは、レジスト5をパ
ターニングする際の写真製版における露光時間を変更す
る程度で解消可能であり、実質的な影響はほとんど生じ
ない。
【0022】その後、図6に示すように、シリコン窒化
膜4の開口20の壁面がすべて露出するまで平坦化熱酸
化膜12をエッチバックし、フィールド酸化膜13を形
成する。その後、図7に示すように、シリコン窒化膜4
および多結晶シリコン膜3を除去する。
膜4の開口20の壁面がすべて露出するまで平坦化熱酸
化膜12をエッチバックし、フィールド酸化膜13を形
成する。その後、図7に示すように、シリコン窒化膜4
および多結晶シリコン膜3を除去する。
【0023】このような方法で形成されたフィールド酸
化膜13を含むシリコン基板1上に、たとえばフラッシ
ュメモリを形成する場合には、図8に示すように、フロ
ーティングゲート電極となる導電層8が、その端部8a
がフィールド酸化膜13上に位置するように形成され
る。次に、図9に示すように、導電層108の表面を覆
うように、電極間多層絶縁膜を構成するONO膜14を
形成した後、その上にさらに、コントロールゲート電極
となる導電層15を形成する。その後さらに、層間絶縁
膜116およびビット線117を形成することにより、
図20(a)(b)(c)に示す構造と同様のフラッシ
ュメモリのメモリセルが完成する。
化膜13を含むシリコン基板1上に、たとえばフラッシ
ュメモリを形成する場合には、図8に示すように、フロ
ーティングゲート電極となる導電層8が、その端部8a
がフィールド酸化膜13上に位置するように形成され
る。次に、図9に示すように、導電層108の表面を覆
うように、電極間多層絶縁膜を構成するONO膜14を
形成した後、その上にさらに、コントロールゲート電極
となる導電層15を形成する。その後さらに、層間絶縁
膜116およびビット線117を形成することにより、
図20(a)(b)(c)に示す構造と同様のフラッシ
ュメモリのメモリセルが完成する。
【0024】このような工程で半導体装置を形成するこ
とにより、平坦化熱酸化膜12が全体として一体化され
たシリコン酸化膜となって、エッチングの選択比がほぼ
均一となる。よって、この平坦化熱酸化膜12の選択比
がシリコン窒化膜4よりも大きくなるようにエッチング
条件を設定することにより、シリコン窒化膜4の上表面
の一部が露出した後、開口20においてシリコン窒化膜
4の下端が露出するまでエッチングし続けたとしても、
シリコン窒化膜4をほとんど除去することなく平坦化熱
酸化膜12の隆起したバーズヘッド部分をさらにエッチ
ングして平坦化することができる。その結果、微細化さ
れた素子分離領域を有する半導体装置におけるフィール
ド酸化膜13を、大きく隆起したバーズヘッドを生じさ
せることなく形成することができる。
とにより、平坦化熱酸化膜12が全体として一体化され
たシリコン酸化膜となって、エッチングの選択比がほぼ
均一となる。よって、この平坦化熱酸化膜12の選択比
がシリコン窒化膜4よりも大きくなるようにエッチング
条件を設定することにより、シリコン窒化膜4の上表面
の一部が露出した後、開口20においてシリコン窒化膜
4の下端が露出するまでエッチングし続けたとしても、
シリコン窒化膜4をほとんど除去することなく平坦化熱
酸化膜12の隆起したバーズヘッド部分をさらにエッチ
ングして平坦化することができる。その結果、微細化さ
れた素子分離領域を有する半導体装置におけるフィール
ド酸化膜13を、大きく隆起したバーズヘッドを生じさ
せることなく形成することができる。
【0025】したがって、このような工程で形成された
フィールド酸化膜13には、バーズヘッドとバーズビー
クとの境界近傍に急激な傾斜を生じることがないため、
図20に示したようなフラッシュメモリなどを形成する
場合において、フィールド酸化膜13上に位置するフロ
ーティングゲート電極の端部の急激な立ち上がりも抑制
され、その端部が鋭角をなして突き出すことも防止され
る。その結果、この端部における電界の集中が緩和され
て、絶縁破壊による電荷保持特性の劣化が防止される。
本実施の形態の製造方法は、メモリセル幅が1.3μm
以下で分離幅が0.6μm以下の微細化されたフラッシ
ュメモリ等の形成に有効に適用可能であり、電気的特性
が安定した半導体装置を提供することができる。
フィールド酸化膜13には、バーズヘッドとバーズビー
クとの境界近傍に急激な傾斜を生じることがないため、
図20に示したようなフラッシュメモリなどを形成する
場合において、フィールド酸化膜13上に位置するフロ
ーティングゲート電極の端部の急激な立ち上がりも抑制
され、その端部が鋭角をなして突き出すことも防止され
る。その結果、この端部における電界の集中が緩和され
て、絶縁破壊による電荷保持特性の劣化が防止される。
本実施の形態の製造方法は、メモリセル幅が1.3μm
以下で分離幅が0.6μm以下の微細化されたフラッシ
ュメモリ等の形成に有効に適用可能であり、電気的特性
が安定した半導体装置を提供することができる。
【0026】(実施の形態2)次に、本発明の実施の形
態2の半導体装置の製造方法を図10〜図13を用いて
説明する。
態2の半導体装置の製造方法を図10〜図13を用いて
説明する。
【0027】実施の形態2の半導体装置の製造方法にお
いては、まず、実施の形態1の図1〜図3と同様の工程
を経た後、図10に示すように、シリコン窒化膜4およ
び熱酸化膜10の上に、CVD法によって平坦化用酸化
膜7を形成し、熱酸化膜10とシリコン窒化膜4との境
界部に生じた凹部11を平坦化する。次に、図11に示
すように、シリコン窒化膜4の開口20の壁面がすべて
露出するまで平坦化用酸化膜7および熱酸化膜10をエ
ッチバックし、フィールド酸化膜12を形成する。その
後、図12に示すように、シリコン窒化膜4および多結
晶シリコン膜3を除去する。なお、本実施の形態におい
ては、平坦化用酸化膜7を形成する工程においてCVD
法を用いたが、スパッタリングなどの他の方法によって
平坦化用酸化膜7を堆積させることも可能である。
いては、まず、実施の形態1の図1〜図3と同様の工程
を経た後、図10に示すように、シリコン窒化膜4およ
び熱酸化膜10の上に、CVD法によって平坦化用酸化
膜7を形成し、熱酸化膜10とシリコン窒化膜4との境
界部に生じた凹部11を平坦化する。次に、図11に示
すように、シリコン窒化膜4の開口20の壁面がすべて
露出するまで平坦化用酸化膜7および熱酸化膜10をエ
ッチバックし、フィールド酸化膜12を形成する。その
後、図12に示すように、シリコン窒化膜4および多結
晶シリコン膜3を除去する。なお、本実施の形態におい
ては、平坦化用酸化膜7を形成する工程においてCVD
法を用いたが、スパッタリングなどの他の方法によって
平坦化用酸化膜7を堆積させることも可能である。
【0028】このような方法で形成されたフィールド酸
化膜13を含むシリコン基板1上に、たとえばフラッシ
ュメモリを形成する場合には、図13に示すように、フ
ローティングゲート電極となる導電層8が、その端部8
aがフィールド酸化膜13上に位置するように形成さ
れ、その後、上記実施の形態1において図9に基づいて
説明した工程と同様の工程を経て、図20(a)(b)
(c)に示す構造と同様のフラッシュメモリのメモリセ
ルが完成する。
化膜13を含むシリコン基板1上に、たとえばフラッシ
ュメモリを形成する場合には、図13に示すように、フ
ローティングゲート電極となる導電層8が、その端部8
aがフィールド酸化膜13上に位置するように形成さ
れ、その後、上記実施の形態1において図9に基づいて
説明した工程と同様の工程を経て、図20(a)(b)
(c)に示す構造と同様のフラッシュメモリのメモリセ
ルが完成する。
【0029】本実施の形態の製造方法によっても、上記
実施の形態1の場合と同様に、図20に示したようなフ
ラッシュメモリなどを形成する場合において、フィール
ド酸化膜13上に位置するフローティングゲート電極の
端部における電界の集中が緩和されるため、メモリセル
幅が1.3μm以下で分離幅が0.6μm以下の微細化
されたフラッシュメモリ等の形成に有効に適用可能であ
り、電気的特性が安定した半導体装置を提供することが
できる。
実施の形態1の場合と同様に、図20に示したようなフ
ラッシュメモリなどを形成する場合において、フィール
ド酸化膜13上に位置するフローティングゲート電極の
端部における電界の集中が緩和されるため、メモリセル
幅が1.3μm以下で分離幅が0.6μm以下の微細化
されたフラッシュメモリ等の形成に有効に適用可能であ
り、電気的特性が安定した半導体装置を提供することが
できる。
【0030】なお、上記各実施の形態の開示は例示に過
ぎないものであって、本発明の範囲を制限するものでは
なく、本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、
特許請求の範囲に均等の意味および範囲内でのすべての
変更が含まれることが意図される。
ぎないものであって、本発明の範囲を制限するものでは
なく、本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、
特許請求の範囲に均等の意味および範囲内でのすべての
変更が含まれることが意図される。
【0031】
【発明の効果】請求項1〜3に記載の発明の半導体装置
の製造方法によれば、段差部のないより平坦なフィール
ド酸化膜が形成される。その結果、その上に形成される
導電層の、フィールド酸化膜上に位置する端部は、上記
従来技術の場合のように段差に沿って立上がった形状に
なることはない。したがって、導電層の端部が鋭角をな
すことのないように形成可能となるため、導電層の端部
における電界集中が緩和される。
の製造方法によれば、段差部のないより平坦なフィール
ド酸化膜が形成される。その結果、その上に形成される
導電層の、フィールド酸化膜上に位置する端部は、上記
従来技術の場合のように段差に沿って立上がった形状に
なることはない。したがって、導電層の端部が鋭角をな
すことのないように形成可能となるため、導電層の端部
における電界集中が緩和される。
【0032】このような製造方法を、たとえばフラッシ
ュメモリのフローティングゲート電極の形成に適用する
ことにより、その端部における電界集中の緩和によっ
て、絶縁破壊による蓄積電荷の揮発減少が抑制された
め、微細化され、幅が非常に小さくなった電極において
も、電気的特性の安定したメモリ素子を提供することが
できる。
ュメモリのフローティングゲート電極の形成に適用する
ことにより、その端部における電界集中の緩和によっ
て、絶縁破壊による蓄積電荷の揮発減少が抑制された
め、微細化され、幅が非常に小さくなった電極において
も、電気的特性の安定したメモリ素子を提供することが
できる。
【図1】 本発明の実施の形態1の半導体装置の製造方
法において、所定のパターンを有するレジスト5を形成
した直後の状態を示す断面図である。
法において、所定のパターンを有するレジスト5を形成
した直後の状態を示す断面図である。
【図2】 本発明の実施の形態1の半導体装置の製造方
法において、シリコン酸化膜3およびシリコン窒化膜4
をエッチングした直後の状態を示す断面図である。
法において、シリコン酸化膜3およびシリコン窒化膜4
をエッチングした直後の状態を示す断面図である。
【図3】 本発明の実施の形態1の半導体装置の製造方
法において、露出したシリコン酸化膜を熱酸化して、熱
酸化膜10を形成した直後の状態を示す断面図である。
法において、露出したシリコン酸化膜を熱酸化して、熱
酸化膜10を形成した直後の状態を示す断面図である。
【図4】 本発明の実施の形態1の半導体装置の製造方
法において、平坦化用の多結晶シリコン膜6を形成した
直後の状態を示す断面図である。
法において、平坦化用の多結晶シリコン膜6を形成した
直後の状態を示す断面図である。
【図5】 本発明の実施の形態1の半導体装置の製造方
法において、多結晶シリコン膜6を熱酸化して平坦化熱
酸化膜12を形成した直後の状態を示す断面図である。
法において、多結晶シリコン膜6を熱酸化して平坦化熱
酸化膜12を形成した直後の状態を示す断面図である。
【図6】 本発明の実施の形態1の半導体装置の製造方
法において、平坦化熱酸化膜12をエッチバックしてフ
ィールド酸化膜13を形成した直後の状態を示す断面図
である。
法において、平坦化熱酸化膜12をエッチバックしてフ
ィールド酸化膜13を形成した直後の状態を示す断面図
である。
【図7】 本発明の実施の形態1の半導体装置の製造方
法において、シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜が除
去された直後の状態を示す断面図である。
法において、シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜が除
去された直後の状態を示す断面図である。
【図8】 本発明の実施の形態1の半導体装置の製造方
法において、フィールド酸化膜13上に導電層8を形成
した状態を示す断面図である。
法において、フィールド酸化膜13上に導電層8を形成
した状態を示す断面図である。
【図9】 本発明の実施の形態1の半導体装置の製造方
法をフラッシュメモリの形成に適用した場合において、
フローティングゲート電極としての導電層8を覆うよう
に、ONO膜14およびコントロールゲート電極15を
形成した後の状態を示す断面図である。
法をフラッシュメモリの形成に適用した場合において、
フローティングゲート電極としての導電層8を覆うよう
に、ONO膜14およびコントロールゲート電極15を
形成した後の状態を示す断面図である。
【図10】 本発明の実施の形態2の半導体装置の製造
方法において、フィールド酸化膜13の上に平坦化用酸
化膜7を堆積した直後の状態を示す断面図である。
方法において、フィールド酸化膜13の上に平坦化用酸
化膜7を堆積した直後の状態を示す断面図である。
【図11】 本発明の実施の形態2の半導体装置の製造
方法において、平坦化用酸化膜7および熱酸化膜12を
エッチバックしてフィールド酸化膜13を形成したた直
後の状態を示す断面図である。
方法において、平坦化用酸化膜7および熱酸化膜12を
エッチバックしてフィールド酸化膜13を形成したた直
後の状態を示す断面図である。
【図12】 本発明の実施の形態2の半導体装置の製造
方法において、シリコン酸化膜3およびシリコン窒化膜
4を除去した直後の状態を示す断面図である。
方法において、シリコン酸化膜3およびシリコン窒化膜
4を除去した直後の状態を示す断面図である。
【図13】 本発明の実施の形態2の半導体装置の製造
方法において、フィールド酸化膜13上に導電層8を形
成した状態を示す断面図である。
方法において、フィールド酸化膜13上に導電層8を形
成した状態を示す断面図である。
【図14】 従来のLOCOS法を用いた半導体装置の
製造方法において、所定のパターンを有するレジスト1
05を形成した直後の状態を示す断面図である。
製造方法において、所定のパターンを有するレジスト1
05を形成した直後の状態を示す断面図である。
【図15】 従来のLOCOS法を用いた半導体装置の
製造方法において、シリコン酸化膜3およびシリコン窒
化膜4をエッチングした直後の状態を示す断面図であ
る。
製造方法において、シリコン酸化膜3およびシリコン窒
化膜4をエッチングした直後の状態を示す断面図であ
る。
【図16】 従来のLOCOS法を用いた半導体装置の
製造方法において、露出したシリコン酸化膜を熱酸化し
て、熱酸化膜110を形成した直後の状態を示す断面図
である。
製造方法において、露出したシリコン酸化膜を熱酸化し
て、熱酸化膜110を形成した直後の状態を示す断面図
である。
【図17】 従来のLOCOS法を用いた半導体装置の
製造方法において、シリコン酸化膜103およびシリコ
ン窒化膜104を除去した直後の状態を示す断面図であ
る。
製造方法において、シリコン酸化膜103およびシリコ
ン窒化膜104を除去した直後の状態を示す断面図であ
る。
【図18】 従来のLOCOS法を用いた半導体装置の
製造方法において、フィールド酸化膜110上に導電層
108を形成した状態の断面図である。
製造方法において、フィールド酸化膜110上に導電層
108を形成した状態の断面図である。
【図19】 従来のLOCOS法を用いた半導体装置の
製造方法をフラッシュメモリの形成に適用した場合にお
いて、フローティングゲート電極としての導電層108
を覆うように、ONO膜114およびコントロールゲー
ト電極115を形成した後の状態を示す断面図である。
製造方法をフラッシュメモリの形成に適用した場合にお
いて、フローティングゲート電極としての導電層108
を覆うように、ONO膜114およびコントロールゲー
ト電極115を形成した後の状態を示す断面図である。
【図20】 (a)は、従来の技術および本発明の各実
施の形態の半導体装置の製造方法を適用可能なフラッシ
ュメモリの概略構造を示す平面レイアウト図、(b)は
(a)のXXB−XXB線断面を示す断面図、(c)は
(a)のXXC−XXC線断面を示す断面図である。
施の形態の半導体装置の製造方法を適用可能なフラッシ
ュメモリの概略構造を示す平面レイアウト図、(b)は
(a)のXXB−XXB線断面を示す断面図、(c)は
(a)のXXC−XXC線断面を示す断面図である。
1 シリコン基板、2 シリコン酸化膜、3 多結晶シ
リコン膜、4 シリコン窒化膜、5 レジスト、6 平
坦化用多結晶シリコン膜、7 平坦化用酸化膜、8 導
電層、8a 端部、10 熱酸化膜、10a バーズビ
ーク、10bバーズヘッド、11 凹部、12 平坦化
熱酸化膜、13 フィールド酸化膜。
リコン膜、4 シリコン窒化膜、5 レジスト、6 平
坦化用多結晶シリコン膜、7 平坦化用酸化膜、8 導
電層、8a 端部、10 熱酸化膜、10a バーズビ
ーク、10bバーズヘッド、11 凹部、12 平坦化
熱酸化膜、13 フィールド酸化膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大井 誠 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 角野 潤 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内
Claims (3)
- 【請求項1】 シリコン基板の上にシリコン酸化膜を形
成する工程と、 前記シリコン酸化膜の上に多結晶シリコン膜を形成する
工程と、 前記多結晶シリコン膜の上にシリコン窒化膜を形成する
工程と、 前記シリコン窒化膜上の所定領域上に開口を有するよう
にパターニングを施したレジストを形成する工程と、 前記レジストをマスクとして前記多結晶シリコン膜およ
び前記シリコン窒化膜をエッチングすることにより、前
記所定の領域の前記多結晶シリコン膜および前記シリコ
ン窒化膜に開口を形成し、前記所定の領域の前記シリコ
ン酸化膜を露出させる工程と、 前記シリコン酸化膜の露出した部分を熱酸化し、前記所
定の領域において隆起した熱酸化膜を形成する工程と、 前記シリコン窒化膜および前記熱酸化膜の上に、多結晶
シリコンまたはアモルファスシリコンからなる平坦化用
シリコン膜を形成し、前記熱酸化膜と前記シリコン窒化
膜との境界部に生じた凹部を埋めて平坦化する工程と、 前記平坦化用シリコン膜を熱酸化することによって前記
熱酸化膜と一体化させることにより、平坦化熱酸化膜を
形成する工程と、 前記シリコン窒化膜の前記開口の壁面がすべて露出する
まで前記平坦化熱酸化膜をエッチバックし、フィールド
酸化膜を形成する工程と、 前記シリコン窒化膜および前記多結晶シリコン膜を除去
する工程と、 前記フィールド酸化膜の上に端部を有する導電層を形成
する工程とを備える、半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 シリコン基板の上にシリコン酸化膜を形
成する工程と、 前記シリコン酸化膜の上に多結晶シリコン膜を形成する
工程と、 前記多結晶シリコン膜の上にシリコン窒化膜を形成する
工程と、 前記シリコン窒化膜上の所定領域上に開口を有するよう
にパターニングを施したレジストを形成する工程と、 前記レジストをマスクとして前記多結晶シリコン膜およ
び前記シリコン窒化膜をエッチングすることにより、前
記所定の領域の前記多結晶シリコン膜および前記シリコ
ン窒化膜に開口を形成し、前記所定の領域の前記シリコ
ン酸化膜を露出させる工程と、 前記シリコン酸化膜の露出した部分を熱酸化し、前記所
定の領域において隆起した熱酸化膜を形成する工程と、 前記シリコン窒化膜および前記熱酸化膜の上に平坦化用
酸化膜を堆積させることにより、前記シリコン窒化膜と
前記熱酸化膜との間に生じた凹部を埋めて平坦化する工
程と、 前記平坦化用酸化膜および前記熱酸化膜を、前記シリコ
ン窒化膜の前記開口の壁面がすべて露出するまでエッチ
バックし、フィールド酸化膜を形成する工程と、 前記シリコン窒化膜および前記多結晶シリコン膜を除去
し、前記フィールド酸化膜の上に端部を有する導電層を
形成する工程とを備える、半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 前記平坦化用酸化膜の形成工程が、CV
D法による酸化膜の堆積工程を含む、請求項2に記載の
半導体装置の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10015925A JPH11214384A (ja) | 1998-01-28 | 1998-01-28 | 半導体装置の製造方法 |
| US09/116,880 US6153493A (en) | 1998-01-28 | 1998-07-16 | Method of manufacturing semiconductor device |
| KR1019980039342A KR100279092B1 (ko) | 1998-01-28 | 1998-09-23 | 반도체장치의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10015925A JPH11214384A (ja) | 1998-01-28 | 1998-01-28 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11214384A true JPH11214384A (ja) | 1999-08-06 |
Family
ID=11902367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10015925A Withdrawn JPH11214384A (ja) | 1998-01-28 | 1998-01-28 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6153493A (ja) |
| JP (1) | JPH11214384A (ja) |
| KR (1) | KR100279092B1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005332996A (ja) * | 2004-05-20 | 2005-12-02 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体装置、及びその製造方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5103273A (en) * | 1990-09-28 | 1992-04-07 | Texas Instruments Incorporated | Nonvolatile memory array having cells with two tunnelling windows |
| KR930011458B1 (ko) * | 1990-11-17 | 1993-12-08 | 삼성전자 주식회사 | 반도체장치의 필드산화막 형성방법 |
| KR930011500B1 (ko) * | 1991-03-04 | 1993-12-08 | 삼성전자 주식회사 | 반도체장치의 소자분리방법 |
| US5192707A (en) * | 1991-07-31 | 1993-03-09 | Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. | Method of forming isolated regions of oxide |
| US5508541A (en) * | 1992-09-22 | 1996-04-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Random access memory device with trench-type one-transistor memory cell structure |
| KR960006976B1 (ko) * | 1993-05-21 | 1996-05-25 | 현대전자산업주식회사 | 반도체 소자의 필드 산화막 제조 방법 |
| KR970003893B1 (ko) * | 1993-10-25 | 1997-03-22 | 삼성전자 주식회사 | 반도체 장치의 소자 분리 방법 |
| US5543343A (en) * | 1993-12-22 | 1996-08-06 | Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. | Method fabricating an integrated circuit |
| JP3304621B2 (ja) * | 1994-07-29 | 2002-07-22 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JPH08222648A (ja) * | 1995-02-14 | 1996-08-30 | Canon Inc | 記憶装置 |
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