JP2009267208A - Semiconductor device, and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フラッシュメモリ装置などに好適するものであって、微細化が進んだときに、隣接セル間干渉を抑制することが可能な半導体装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device that is suitable for a flash memory device and the like and capable of suppressing interference between adjacent cells when miniaturization progresses, and a manufacturing method thereof.
例えば、フラッシュメモリ装置などの半導体装置は、微細な素子分離構造を形成するためSTI(Shallow Trench Isolation)による素子分離構造を採用している。このSTI構造では、半導体基板の表面に細長い素子分離溝を形成し当該素子分離溝内に素子分離用の絶縁膜を形成することで素子領域を分離するように構成している。近年、半導体装置は大容量化への需要拡大に伴い、トランジスタやセル構造の微細化が急速に進められている。その中でセル配線ピッチが狭くなることによる隣接セル間の影響は、微細化が進むにつれて大きな課題の一つになっている。そこで、隣接セル間干渉を抑制する、即ち、隣接セル間のキャパシタ容量を小さくするために、素子間を空間、即ち、エアギャップで絶縁するようにした構成が知られている(例えば、特許文献1参照)。 For example, a semiconductor device such as a flash memory device employs an element isolation structure by STI (Shallow Trench Isolation) in order to form a fine element isolation structure. In this STI structure, a device isolation region is formed by forming an elongated device isolation groove on the surface of a semiconductor substrate and forming an element isolation insulating film in the device isolation trench. 2. Description of the Related Art In recent years, with the expansion of demand for increasing the capacity of semiconductor devices, transistors and cell structures have been rapidly miniaturized. Among them, the influence between adjacent cells due to the narrowing of the cell wiring pitch is one of the major issues as miniaturization progresses. Therefore, in order to suppress interference between adjacent cells, that is, to reduce the capacitance of the capacitor between adjacent cells, a configuration is known in which elements are insulated by a space, that is, an air gap (for example, Patent Documents). 1).
この特許文献1に開示されている構成においては、素子分離溝内に埋め込まれたシリコン酸化膜内にエアギャップを設けている。この構成の場合、エアギャップの上端部の位置は、シリコン基板の活性領域の上面の位置とほほ同じ位置になっている。上記特許文献1が出願された頃は、微細化が今ほど進んでいないので、上記構成のエアギャップで隣接セル間干渉を十分抑制することができた。しかし、微細化が更に進むと、上記構成のエアギャップでは、隣接セル間干渉を十分抑制することができないという問題点が発生する。
本発明は、隣接セル間のキャパシタ容量を小さくし、隣接セル間干渉を抑制することができる半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can reduce the capacitance of a capacitor between adjacent cells and suppress interference between adjacent cells.
本発明の半導体装置は、表面に素子分離溝が形成され、前記素子分離溝により素子領域が区画形成された半導体基板と、前記半導体基板の前記素子領域上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成された浮遊ゲート電極と、前記素子分離溝内に埋め込まれた下部および前記半導体基板の表面から突出した上部からなる素子分離絶縁膜であって、前記上部は前記浮遊ゲート電極の側面に接触した側面部と、前記半導体基板からの高さが前記浮遊ゲート電極の上面の高さより低い上面部とを有した素子分離絶縁膜とを具備し、前記素子分離絶縁膜内には前記下部から前記上部にわたり空洞部が形成されたところに特徴を有する。 The semiconductor device of the present invention includes a semiconductor substrate having an element isolation groove formed on a surface thereof, and an element region partitioned by the element isolation groove, a gate insulating film formed on the element region of the semiconductor substrate, An element isolation insulating film comprising a floating gate electrode formed on a gate insulating film, a lower part embedded in the element isolation trench, and an upper part protruding from the surface of the semiconductor substrate, the upper part being the floating gate electrode And an element isolation insulating film having a side surface portion in contact with the side surface of the semiconductor substrate and an upper surface portion whose height from the semiconductor substrate is lower than the height of the upper surface of the floating gate electrode. It is characterized in that a cavity is formed from the lower part to the upper part.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板の表面にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜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、前記多結晶シリコン膜、前記ゲート絶縁膜および前記半導体基板をエッチングして素子分離溝を形成する工程と、前記素子分離溝内に、上端部が前記半導体基板の活性領域の上面の位置よりも上方へ突出して前記多結晶シリコン膜間に配置されるように第1の素子分離絶縁膜を形成する工程と、前記多結晶シリコン膜の側面にシリコン膜を前記素子分離溝内へ突出するように形成する工程と、前記シリコン膜をマスク材として前記第1の素子分離絶縁膜をエッチングして、前記第1の素子分離絶縁膜に溝部を形成する工程と、前記溝部が埋まらない成膜条件で、前記第1の素子分離絶縁膜上に第2の素子分離絶縁膜を形成する工程とを備えたところに特徴を有する。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, the step of forming a gate insulating film on a surface of a semiconductor substrate, the step of forming a polycrystalline silicon film on the gate insulating film, and the silicon on the polycrystalline silicon film. A step of forming a nitride film; a step of etching the silicon nitride film, the polycrystalline silicon film, the gate insulating film and the semiconductor substrate to form an element isolation groove; and an upper end portion in the element isolation groove. Forming a first element isolation insulating film so as to protrude above the position of the upper surface of the active region of the semiconductor substrate and disposed between the polycrystalline silicon films; and silicon on a side surface of the polycrystalline silicon film Forming a film so as to protrude into the element isolation trench; and etching the first element isolation insulating film using the silicon film as a mask material to form the first element isolation insulating film. Forming a part, in the film formation conditions in which the groove is not filled, it has a feature where the comprising the step of forming a second element isolation insulating film on the first element isolation insulating film.
本発明によれば、隣接セル間のキャパシタ容量を小さくすることができて、隣接セル間干渉を抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the capacitor capacity between adjacent cells can be made small and interference between adjacent cells can be suppressed.
(第1の実施形態)
以下、本発明をNAND型のフラッシュメモリ装置に適用した第1の実施形態について、図1ないし図12を参照しながら説明する。尚、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものであり、本実施形態に係る特徴部分を中心に示すもので、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which the present invention is applied to a NAND flash memory device will be described with reference to FIGS. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, the drawings are schematic and show mainly the characteristic portions according to the present embodiment, and the relationship between the thickness and the planar dimension, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones.
まず、本実施形態に係るNAND型フラッシュメモリ装置の電気的構成を説明する。フラッシュメモリ装置は、メモリセルアレイが構成されるメモリセル領域と、当該メモリセルアレイを駆動するための周辺回路が構成された周辺回路領域とに区画されている。尚、本実施形態においては、両領域内の特徴的な構造が同一部分であるため、以下の説明では、メモリセル領域内の構造について主として説明を行う。図1は、NAND型のフラッシュメモリ装置のメモリセル領域内のメモリセルアレイの一部の等価回路図である。 First, the electrical configuration of the NAND flash memory device according to this embodiment will be described. The flash memory device is divided into a memory cell region in which a memory cell array is configured and a peripheral circuit region in which a peripheral circuit for driving the memory cell array is configured. In the present embodiment, since the characteristic structures in both regions are the same part, the following description will mainly focus on the structure in the memory cell region. FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a part of a memory cell array in a memory cell region of a NAND flash memory device.
NAND型フラッシュメモリ装置1のメモリセルアレイArは、2個の選択ゲートトランジスタTrs1、Trs2間に対して直列接続された複数個(例えば32個)のメモリセルトランジスタTrmとからなるNANDセルユニットSuが行列状に形成されることにより構成されている。
In the memory cell array Ar of the NAND
NANDセルユニットSu内において、複数個のメモリセルトランジスタTrmは、隣接するもの同士でソース/ドレイン領域を共用して形成されている。図1中X方向(ワード線方向、ゲート幅方向に相当)に配列されたメモリセルトランジスタTrmは、ワード線(制御ゲート線)WLにより共通接続されている。 In the NAND cell unit Su, a plurality of memory cell transistors Trm are formed by sharing adjacent source / drain regions. The memory cell transistors Trm arranged in the X direction (corresponding to the word line direction and the gate width direction) in FIG. 1 are commonly connected by a word line (control gate line) WL.
また、図1中X方向に配列された選択ゲートトランジスタTrs1は、選択ゲート線SGL1で共通接続され、選択ゲートトランジスタTrs2は選択ゲート線SGL2で共通接続されている。選択ゲートトランジスタTrs1のドレイン領域にはビット線コンタクトCB(図2参照)が接続されている。このビット線コンタクトCBは図1中X方向に直交するY方向(ゲート長方向、ビット線方向に相当)に延びるビット線BLに接続されている。また、選択ゲートトランジスタTrs2はソース領域を介してソース線SLに接続されている。 Further, the selection gate transistors Trs1 arranged in the X direction in FIG. 1 are commonly connected by a selection gate line SGL1, and the selection gate transistors Trs2 are commonly connected by a selection gate line SGL2. A bit line contact CB (see FIG. 2) is connected to the drain region of the select gate transistor Trs1. The bit line contact CB is connected to a bit line BL extending in the Y direction (corresponding to the gate length direction and the bit line direction) orthogonal to the X direction in FIG. The select gate transistor Trs2 is connected to the source line SL via the source region.
図2はメモリセル領域の一部のレイアウトパターンを示す平面図である。図2に示すように、メモリセル領域Mには、STI(Shallow Trench Isolation)構造の素子分離領域Sbが図2中Y方向に沿って形成されている。この素子分離領域Sbは、X方向に所定間隔で複数本並設されており、これにより素子領域(活性領域:アクティブエリア)Saが図2中のY方向に沿って形成されX方向に複数に区画形成されている。 FIG. 2 is a plan view showing a layout pattern of a part of the memory cell region. As shown in FIG. 2, an element isolation region Sb having an STI (Shallow Trench Isolation) structure is formed in the memory cell region M along the Y direction in FIG. A plurality of element isolation regions Sb are arranged in parallel in the X direction at a predetermined interval, whereby an element region (active region: active area) Sa is formed along the Y direction in FIG. A compartment is formed.
ワード線WLは、素子領域Saに交差してX方向に沿って形成されており、Y方向に離間して複数本形成されている。また、選択ゲートトランジスタのゲート電極SGを接続するための選択ゲート線SGL1が図2中X方向に沿って形成されている。これらの選択ゲート線SGL1は、Y方向に一対形成されており、当該一対の選択ゲート線SGL1間に位置した複数の素子領域Sa上にはビット線コンタクトCBがそれぞれ形成されている。 The word lines WL are formed along the X direction so as to intersect the element region Sa, and a plurality of word lines WL are formed apart from each other in the Y direction. A selection gate line SGL1 for connecting the gate electrode SG of the selection gate transistor is formed along the X direction in FIG. A pair of these select gate lines SGL1 is formed in the Y direction, and bit line contacts CB are formed on the plurality of element regions Sa located between the pair of select gate lines SGL1, respectively.
ワード線WLと交差する素子領域Sa上にはメモリセルトランジスタのゲート電極MGが形成されている。選択ゲート線SGL1と交差する素子領域Sa上には選択ゲートトランジスタのゲート電極SGが構成されている。 A gate electrode MG of the memory cell transistor is formed on the element region Sa intersecting with the word line WL. A gate electrode SG of the selection gate transistor is formed on the element region Sa intersecting with the selection gate line SGL1.
図3は、各メモリセルのワード線方向(チャネル幅方向)に沿う断面図(図2中のA−A線に沿う断面図)を模式的に示しており、メモリセルトランジスタのゲート電極MGを中心に示している。この図3に示すように、シリコン基板(半導体基板)2の上部には素子分離溝3が複数形成されており、複数の素子領域Saを図2に示すX方向に分離している。素子分離溝3により区画形成されたシリコン基板2の素子領域Sa上には、シリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜(トンネル絶縁膜)8、浮遊ゲート電極FGとしての多結晶シリコン膜9が形成されている。また、素子分離領域Sbには素子分離絶縁膜4が形成されている。この素子分離絶縁膜4は素子分離溝3内に埋め込まれた下部と、シリコン基板2の素子領域(活性領域)Saの表面から上方に突出した上部から構成されている。シリコン基板2から突出した素子分離絶縁膜4の上部は、その側面が素子分離絶縁膜4に隣接してシリコン基板2の素子領域Sa上に形成された浮遊ゲート電極FGの側面と接触しており、かつ、シリコン基板2に対する上面の高さが浮遊ゲート電極FGの上面の高さより低くなるよう形成されている。
FIG. 3 schematically shows a cross-sectional view (cross-sectional view along the line AA in FIG. 2) along the word line direction (channel width direction) of each memory cell, and the gate electrode MG of the memory cell transistor is shown. Shown in the center. As shown in FIG. 3, a plurality of
また、素子分離絶縁膜4は、素子分離溝3の内部および浮遊ゲート電極FGの側面間に埋め込まれた本体部であるシリコン酸化膜5と、このシリコン酸化膜5の上に高密度プラズマCVD(HDP−CVD)法により形成された蓋部であるシリコン酸化膜(HDP膜)6とから構成されている。上記シリコン酸化膜5は、塗布型絶縁膜(例えばポリシラザン膜)で構成されている。上記シリコン酸化膜5には、その上面からシリコン基板2の表面から所定距離下方の位置にかけて溝部7が形成されている。シリコン酸化膜6がこの溝部7内を埋め込まないように形成されることで、素子分離絶縁膜4中に空洞部(エアギャップ)7が形成されている。このエアギャップ7は、素子分離溝3の側面間及び浮遊ゲート電極FGの側面間に位置するように配設されている。エアギャップ7の上端部は、浮遊ゲート電極FGの下端面と上端面との間、即ち、浮遊ゲート電極FGの側面の中間部分に位置するように構成されている。
The element
多結晶シリコン膜9上および素子分離絶縁膜4上には、ONO(Oxide-Nitride-Oxide)膜からなるインターポリ絶縁膜(導電層間絶縁膜)10、制御ゲート電極CGとしての多結晶シリコン膜11が積層形成されている。尚、多結晶シリコン膜11の上に、必要に応じて金属シリサイド膜(図示しない)を積層形成することが好ましい。なお、ゲート絶縁膜8は、シリコン基板2を熱酸化処理することにより形成され、多結晶シリコン膜9、11には、リン等の不純物がドープされている。
On the
次に、上記構造に係る製造方法について、図4ないし図12をも参照しながら説明する。尚、図4ないし図12中の(a)は、メモリセル領域Mの製造工程の一段階における縦断面図を模式的に示しており、図4ないし図12中の(b)は、周辺回路領域Pの製造工程の一段階における縦断面図を模式的に示している。メモリセル領域Mと周辺回路領域Pの各構造要素間の違いは、トランジスタのゲート幅、ゲート長、ゲート絶縁膜(シリコン酸化膜)8の膜厚の違いのみであるため、メモリセル領域Mの構造の製造方法を主に説明する。 Next, a manufacturing method according to the above structure will be described with reference to FIGS. 4A to 12A schematically show a longitudinal sectional view in one stage of the manufacturing process of the memory cell region M, and FIG. 4B to FIG. 12B show a peripheral circuit. The longitudinal cross-sectional view in the one step of the manufacturing process of the area | region P is shown typically. The difference between the structural elements of the memory cell region M and the peripheral circuit region P is only the difference in the gate width, gate length, and film thickness of the gate insulating film (silicon oxide film) 8 of the transistor. The manufacturing method of the structure will be mainly described.
尚、以下の説明では、本実施形態に係る特徴部分を中心に説明するが、本発明では以下に説明する工程のうち何れかを必要に応じて省いても良いし、図示しないその他の部分を構成するのに必要な工程があれば付加しても良い。 In the following description, the characteristic portion according to the present embodiment will be mainly described. However, in the present invention, any of the steps described below may be omitted as necessary, and other portions not shown in the figure may be omitted. If there is a process necessary to configure, it may be added.
まず、図4に示すように、シリコン基板2にウエル、チャネル領域形成のためイオン注入を行なった後、シリコン基板2を熱酸化処理して該シリコン基板2の表面上に高電圧トランジスタ用のゲート絶縁膜(シリコン酸化膜)12を例えば35nm形成する。続いて、メモリセル領域(セルアレイ部)M及び、低電圧トランジスタ領域のみ選択的にシリコン酸化膜12を除去した後、ゲート絶縁膜(トンネル絶縁膜、シリコン酸化膜)8を例えば8nm形成することで、ゲート絶縁膜厚を作り分ける。その後、浮遊ゲート電極FGとして多結晶シリコン膜9を例えば100nm程度堆積する。
First, as shown in FIG. 4, after ion implantation for forming a well and a channel region is performed on the
次に、シリコン窒化膜13をマスク材にして、周知のリソグラフィー法及び反応性イオンエッチング(RIE:Reactive Ion Etching)法を用いて素子分離領域(STI:Shallow Trench Isolation)Sbを形成するための素子分離溝3をパターニングする(図5参照)。この後、図6に示すように、素子分離溝3内にシリコン酸化膜5を充填して埋め込み、化学機械的研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)法により平坦化する。尚、上記埋め込むシリコン酸化膜5は、例えば塗布型絶縁膜(ポリシラザン膜)で構成することが好ましい。そして、平坦化した後、後述するエアギャップの上端部の位置を調整する目的で、素子分離溝3内のシリコン酸化膜5をエッチバッグする。
Next, an element for forming an element isolation region (STI: Shallow Trench Isolation) Sb using the
また、素子分離溝3形成に用いたシリコン窒化膜13は、後の工程においてシリコン膜14のエッチバック用マスク材及びCMPのストッパー材として使用するために残しておく。
The
次に、図7に示すように、露出した浮遊ゲート電極FG(多結晶シリコン膜9)の側面を選択エピタキシャル成長(SEG:Selective Epitaxial Growth)させて、シリコン膜14を素子分離溝3内、即ち、シリコン酸化膜5上に突出させる。この場合、シリコン膜14の成長量、即ち、横方向への突出寸法により、後述するエアギャップの上端部の開口寸法(図8中の左右方向の寸法)を調整する。
Next, as shown in FIG. 7, the side surface of the exposed floating gate electrode FG (polycrystalline silicon film 9) is subjected to selective epitaxial growth (SEG), so that the
続いて、図8に示すように、上記成長させたシリコン膜14をマスク材として、素子分離溝3内のシリコン酸化膜5にエアギャップとなる空間部分をRIE法によりエッチングし、溝部7を形成する。このときのエッチング量により、エアギャップ領域の深さを調整することができる。
Subsequently, as shown in FIG. 8, using the grown
次に、図9に示すように、素子分離溝3内のシリコン酸化膜5上にマスク材として突出したシリコン膜14をRIE法により除去する。その後、図10に示すように、高アスペクトな溝部7の空間部分が埋まらない程度の成膜条件で、浮遊ゲート電極FG(多結晶シリコン膜9)間及びシリコン窒化膜13間をシリコン酸化膜6で埋め戻し、空洞部(エアギャップ)7を形成する。この場合、上記シリコン酸化膜6を、高密度プラズマCVD(HDP−CVD)法により形成されたシリコン酸化膜(HDP酸化膜)で構成すると、溝部7の空間部分が埋まることがない。
Next, as shown in FIG. 9, the
この後、図11に示すように、上記埋め戻したシリコン酸化膜6をCMP法にて平坦化した後、セルのカップリング比を調整する目的で、素子分離溝3内のシリコン酸化膜6を再エッチバッグする。これにより、本体部であるシリコン酸化膜5と蓋部であるシリコン酸化膜6からなる素子分離絶縁膜4が形成される。続いて、シリコン窒化膜13を除去する。次いで、図12に示すように、例えばONO膜からなるインターポリ絶縁膜10を堆積する。この後、図3に示すように、インターポリ絶縁膜10上に多結晶シリコン膜11を形成して積層ゲート電極を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 11, after the planarized
このような構成の本実施形態によれば、素子分離溝3内に埋め込んだシリコン酸化膜5に設けたエアギャップ7の上端部の位置を、シリコン基板2の活性領域(素子領域Sa)の上面の位置よりも上方へ突出させて多結晶シリコン膜9(浮遊ゲート電極FG)の側面の中間部分の間に配置するように構成したので、浮遊ゲート電極FG間のキャパシタ容量を小さくできる。これにより、従来構成に比べて、隣接セル間のキャパシタ容量をより一層小さくすることができるため、微細化が更に進んだときでも隣接セル間干渉を抑制することができる。
According to the present embodiment having such a configuration, the position of the upper end portion of the
また、上記実施形態においては、シリコン酸化膜5にエアギャップ7を形成する際に、多結晶シリコン膜9の側面に素子分離溝3内方向へ突出させるように形成したシリコン膜14を、マスク材として利用するように構成したので、エアギャップ7を形成する構成を容易に実現することができる。また、上記実施形態では、シリコン酸化膜5のエッチバック量で、エアギャップ7の高さ、即ち、上端部の位置を調整することができる。
In the above embodiment, when the
(第2の実施形態)
図13ないし図15は、本発明の第2の実施形態を示すもので、第1の実施形態と異なるところは、溝部7を形成する際のマスク材の形成方法にある。尚、第1の実施形態と同一部分については同一符号を付している。また、第1の実施形態に示す製造工程のうち、図4から図6までの工程は、第2の実施形態においても同じである。第2の実施形態では、図6に示す工程を実行した後、図13に示す工程へ進む。
(Second Embodiment)
FIGS. 13 to 15 show a second embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is a method of forming a mask material when forming the
即ち、素子分離溝3内のシリコン酸化膜5をエッチバッグした後、図13に示すように、LP−CVD法などでシリコン膜15を堆積する。この後、図14に示すように、シリコン膜15をエッチバックすることにより、シリコン窒化膜13及び多結晶シリコン膜9の側面部にスペーサ(側壁)16を形成する。このスペーサ16は、素子分離溝3内、即ち、シリコン酸化膜5上に突出しており、上記スペーサ16をエアギャップ加工時のマスク材とする。この場合、スペーサ16の素子分離溝3内への突出寸法、即ち、シリコン膜15の堆積量(膜厚)により、エアギャップ7の上端部の開口寸法(図15中の左右方向の寸法)を調整できる。
That is, after the
次に、図15に示すように、上記スペーサ16をマスク材として、素子分離溝3内のシリコン酸化膜5にエアギャップ7となる空間部分をRIE法によりエッチングし、溝部7を形成する。このときのエッチング量により、エアギャップ領域の深さを調整することができる。続いて、素子分離溝3内のシリコン酸化膜5上にマスク材として突出したスペーサ16をRIE法により除去する。この後は、第1の実施形態の図10に示す工程へ進み、以下、第1の実施形態と同じ製造工程が実行される。
Next, as shown in FIG. 15, using the
尚、上述した以外の第2の実施形態の構成は、第1の実施形態と同じ構成となっている。従って、第2の実施形態においても、第1の実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。 The configuration of the second embodiment other than that described above is the same as that of the first embodiment. Therefore, also in the second embodiment, substantially the same operational effects as in the first embodiment can be obtained.
(他の実施形態)
本発明は、上記各実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified or expanded as follows.
上記各実施形態では、図11に示す工程において、埋め戻したシリコン酸化膜6をCMP法にて平坦化した後、素子分離溝3内のシリコン酸化膜6を再エッチバッグし、その後、シリコン窒化膜13を除去するように構成したが、これに代えて、埋め戻したシリコン酸化膜6をCMP法にて平坦化した後、シリコン窒化膜13を除去し、その後、素子分離溝3内のシリコン酸化膜6を再エッチバッグするように構成しても良い。
In each of the embodiments described above, in the step shown in FIG. 11, after the backfilled
また、上記各実施形態では、本発明をNAND型のフラッシュメモリ装置1に適用したが、その他のNOR型のフラッシュメモリ装置に適用しても良い。
In each of the above embodiments, the present invention is applied to the NAND
図面中、1はNAND型フラッシュメモリ装置(半導体装置)、2はシリコン基板(半導体基板)、3は素子分離溝、4は素子分離絶縁膜、5はシリコン酸化膜、6はシリコン酸化膜、7は空洞部(溝部)、8はゲート絶縁膜、9は多結晶シリコン膜、10はインターポリ絶縁膜、11は多結晶シリコン膜、14はシリコン膜、15はシリコン膜を示す。 In the drawings, 1 is a NAND flash memory device (semiconductor device), 2 is a silicon substrate (semiconductor substrate), 3 is an element isolation trench, 4 is an element isolation insulating film, 5 is a silicon oxide film, 6 is a silicon oxide film, 7 Is a cavity (groove), 8 is a gate insulating film, 9 is a polycrystalline silicon film, 10 is an interpoly insulating film, 11 is a polycrystalline silicon film, 14 is a silicon film, and 15 is a silicon film.
Claims (5)
前記半導体基板の前記素子領域上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成された浮遊ゲート電極と、
前記素子分離溝内に埋め込まれた下部および前記半導体基板の表面から突出した上部からなる素子分離絶縁膜であって、前記上部は前記浮遊ゲート電極の側面に接触した側面部と、前記半導体基板からの高さが前記浮遊ゲート電極の上面の高さより低い上面部とを有した素子分離絶縁膜とを具備し、
前記素子分離絶縁膜内には前記下部から前記上部にわたり空洞部が形成されたことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor substrate in which an element isolation groove is formed on the surface, and an element region is partitioned by the element isolation groove;
A gate insulating film formed on the element region of the semiconductor substrate;
A floating gate electrode formed on the gate insulating film;
An element isolation insulating film comprising a lower part embedded in the element isolation trench and an upper part protruding from the surface of the semiconductor substrate, wherein the upper part is formed from a side surface contacting the side surface of the floating gate electrode and from the semiconductor substrate And an element isolation insulating film having an upper surface portion whose height is lower than the height of the upper surface of the floating gate electrode,
A semiconductor device, wherein a cavity is formed in the element isolation insulating film from the lower part to the upper part.
前記ゲート絶縁膜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、前記多結晶シリコン膜、前記ゲート絶縁膜および前記半導体基板をエッチングして素子分離溝を形成する工程と、
前記素子分離溝内に、上端部が前記半導体基板の活性領域の上面の位置よりも上方へ突出して前記多結晶シリコン膜間に配置されるように第1の素子分離絶縁膜を形成する工程と、
前記多結晶シリコン膜の側面にシリコン膜を前記素子分離溝内へ突出するように形成する工程と、
前記シリコン膜をマスク材として前記第1の素子分離絶縁膜をエッチングして、前記第1の素子分離絶縁膜に溝部を形成する工程と、
前記溝部が埋まらない成膜条件で、前記第1の素子分離絶縁膜上に第2の素子分離絶縁膜を形成する工程と
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a gate insulating film on the surface of the semiconductor substrate;
Forming a polycrystalline silicon film on the gate insulating film;
Forming a silicon nitride film on the polycrystalline silicon film;
Etching the silicon nitride film, the polycrystalline silicon film, the gate insulating film, and the semiconductor substrate to form an element isolation trench;
Forming a first element isolation insulating film in the element isolation trench so that an upper end portion projects above the position of the upper surface of the active region of the semiconductor substrate and is disposed between the polycrystalline silicon films; ,
Forming a silicon film on the side surface of the polycrystalline silicon film so as to protrude into the element isolation trench;
Etching the first element isolation insulating film using the silicon film as a mask material to form a groove in the first element isolation insulating film;
And a step of forming a second element isolation insulating film on the first element isolation insulating film under film forming conditions that do not fill the groove.
前記ゲート絶縁膜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、前記多結晶シリコン膜、前記ゲート絶縁膜および前記半導体基板をエッチングして素子分離溝を形成する工程と、
前記素子分離溝内に、上端部が前記半導体基板の活性領域の上面の位置よりも上方へ突出して前記多結晶シリコン膜間に配置されるように第1の素子分離絶縁膜を形成する工程と、
前記シリコン窒化膜及び前記多結晶シリコン膜の側面にシリコン膜を前記素子分離溝内へ突出するように形成する工程と、
前記シリコン膜をマスク材として前記第1の素子分離絶縁膜をエッチングして、前記第1の素子分離絶縁膜に溝部を形成する工程と、
前記溝部が埋まらない成膜条件で前記第1の素子分離絶縁膜上に第2の素子分離絶縁膜を形成する工程と
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a gate insulating film on the surface of the semiconductor substrate;
Forming a polycrystalline silicon film on the gate insulating film;
Forming a silicon nitride film on the polycrystalline silicon film;
Etching the silicon nitride film, the polycrystalline silicon film, the gate insulating film, and the semiconductor substrate to form an element isolation trench;
Forming a first element isolation insulating film in the element isolation trench so that an upper end portion projects above the position of the upper surface of the active region of the semiconductor substrate and is disposed between the polycrystalline silicon films; ,
Forming a silicon film on the side surfaces of the silicon nitride film and the polycrystalline silicon film so as to protrude into the element isolation trench;
Etching the first element isolation insulating film using the silicon film as a mask material to form a groove in the first element isolation insulating film;
And a step of forming a second element isolation insulating film on the first element isolation insulating film under film formation conditions that do not fill the groove.
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