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Timestamp: 2019-10-23 05:52:05
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JP2004095886A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
JP2004095886A
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JP2002255471A
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2004-03-25 Publication of JP2004095886A publication Critical patent/JP2004095886A/en
<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device and its manufacturing method in which the reliability of a gate insulating film of a transistor to which a high voltage is applied is ensured, simultaneously reduction in the current driving capability of the transistor driven at a low voltage is avoided, and further the high integration of the semiconductor device can be attained. <P>SOLUTION: A pad oxide film 11 and a silicon nitride film 12 are formed on a semiconductor substrate 10. Next, after the silicon nitride film 12 is patterned, the pad oxide film 11 and the substrate 10 are etched to form a trench 13a in a first area and a trench 13b in a second area. Thereafter, the second area is protected by a resist, and the pad oxide film 11 of the first area is side-etched to form a gap between the substrate 10 and the silicon nitride film 12. Next, inner surfaces of the trenches 13a, 13b are oxidated. At this time, a relatively large amount of an oxidizing agent (oxygen) is supplied to the upper edge of the trench 13a, to increase a curvature of the edge of the substrate 10. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO
本発明は、半導体基板に設けられた溝により素子領域間を分離する半導体装置及びその製造方法に関し、特に高電圧で動作するトランジスタと低電圧で動作するトランジスタとが同一の半導体基板に形成された半導体装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor apparatus and a manufacturing method thereof separating between the grooves by the element regions provided in the semiconductor substrate, the transistor operating in low voltage is formed on the same semiconductor substrate and a transistor which operates in particular in high-voltage a semiconductor device and a manufacturing method thereof.
近年、ＩＣカード等にＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ ）などの一括消去型フラッシュメモリが使用されるようになった。 In recent years, batch erase type flash memory, such as EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) has come to be used in the IC card or the like. ＥＥＰＲＯＭのメモリセルは、フローティングゲート及びコントロールゲートの２つのゲート電極を有し、フローティングゲートへの電荷の出し入れを制御することによりデータの書き込み／消去を行っている。 Memory cells of the EEPROM has two gate electrodes of a floating gate and a control gate, being written / erased data by controlling the loading and unloading of charge to the floating gate.
フラッシュメモリには、メモリセルを駆動するための駆動回路が設けられている。 The flash memory drive circuit for driving the memory cell is provided. また、近年、メモリセルとＣＰＵ又はその他のロジック回路とを同一の半導体基板に形成したシステムＬＳＩも開発されている。 In recent years, a system LSI formed a memory cell and a CPU or other logic circuit on the same semiconductor substrate has been developed. 以下、メモリセルと同一の半導体基板に形成された駆動回路又はロジック回路をいずれも周辺回路という。 Hereinafter, both a driving circuit or a logic circuit formed on the same semiconductor substrate as the memory cell of the peripheral circuit.
図１〜図４は従来の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を工程順に示す断面図である。 1 to 4 are sectional views illustrating a conventional method of manufacturing a semiconductor device (a flash memory) in the order of steps. なお、図１〜図４において、いずれも図の左側にメモリセル形成部の断面、右側に周辺回路形成部の断面を示している。 Note that, in FIGS. 1 to 4, both the memory cell forming part of the cross section on the left side of the figure shows a cross section of the peripheral circuit forming portion on the right side.
まず、図１（ａ）に示すように、半導体基板１００の上にパッド酸化膜１０１を形成し、その上にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ）法により窒化シリコン膜１０２を形成する。 First, as shown in FIG. 1 (a), to form a pad oxide film 101 on the semiconductor substrate 100, a silicon nitride film 102 by CVD (Chemical Vapor Deposition) thereon. なお、窒化シリコン膜１０２に替えて、酸化シリコン層と窒化シリコン層との積層構造の膜を形成することもある。 Instead of the silicon nitride film 102, sometimes forming a film of a laminated structure of a silicon oxide layer and a silicon nitride layer.
次に、図１（ｂ）に示すようにフォトリソグラフィ法により窒化シリコン膜１０２を所定の形状にパターニングする。 Then, patterning the silicon nitride film 102 into a predetermined shape by photolithography, as shown in FIG. 1 (b). そして、この窒化シリコン膜１０２をマスクとしてパッド酸化膜１０１及び半導体基板１００をエッチングし、メモリセル形成部及び周辺回路形成部にそれぞれ浅い溝（トレンチ）１０３ａ，１０３ｂを形成する。 Then, the silicon nitride film 102 pad oxide film 101 and the semiconductor substrate 100 is etched as a mask, respectively shallow trench in the memory cell forming portion and the peripheral circuit forming portion (trench) 103a, to form a 103b.
次に、図２（ａ）に示すように、半導体基板１００の上側全面に酸化シリコンを堆積させて酸化シリコン膜１０５を形成し、溝１０３ａ，１０３ｂを酸化シリコンで埋める。 Next, as shown in FIG. 2 (a), a silicon oxide film 105 is formed by depositing the entire upper surface silicon oxide of the semiconductor substrate 100 to fill the groove 103a, and 103b in the silicon oxide. その後、例えばＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ：化学的機械研磨）法により酸化シリコン膜１０５及び窒化シリコン膜１０２を研磨して表面を平坦化する。 Then, for example, CMP: to planarize the surface by polishing the silicon oxide film 105 and the silicon nitride film 102 by (Chemical Mechanical Polishing Chemical mechanical polishing) method. 但し、この工程では各溝１０３ａ，１０３ｂ内の酸化シリコンを相互に分離すればよく、窒化シリコン膜１０２が完全に除去される前に研磨を終了する。 However, each groove 103a in this step, may be separated silicon oxide in 103b to each other to end the polishing before the silicon nitride film 102 is completely removed.
その後、図２（ｂ）に示すように窒化シリコン膜１０２をエッチングにより除去する。 Thereafter, the silicon nitride film 102 as shown in FIG. 2 (b) is removed by etching. 以下、メモリセル形成部の溝１０３ａ内の酸化シリコンからなる膜を素子分離膜１０６ａと呼び、周辺回路形成部の溝１０３ｂ内の酸化シリコンからなる膜を素子分離膜１０６ｂと呼ぶ。 Hereinafter, a film made of silicon oxide in the trench 103a of the memory cell forming portion is referred to as the device isolation film 106a, called a film made of silicon oxide in the trench 103b of the peripheral circuit forming portion and the isolation layer 106b.
次に、図３（ａ）に示すように、酸化シリコン膜１０１をエッチングにより除去した後、露出した基板表面を酸化させて、メモリセル形成部及び周辺回路形成部にそれぞれ所定の厚さのトンネル酸化膜１０７ａ及びゲート酸化膜１０７ｂを形成する。 Next, as shown in FIG. 3 (a), after the silicon oxide film 101 is removed by etching, by oxidizing the exposed substrate surface, of the respective memory cell forming portion and the peripheral circuit forming portion having a predetermined thickness tunnel forming an oxide film 107a and the gate oxide film 107 b.
次に、図３（ｂ）に示すように、メモリセル形成部にフローティングゲート１０８ａ、中間絶縁膜１０９及びコントロールゲート１１０ａを形成し、周辺回路形成部のゲート酸化膜１０７ｂの上にゲート電極１１０ｂを形成する。 Next, as shown in Fig. 3 (b), the floating gates 108a in the memory cell forming portion to form an intermediate insulating film 109 and a control gate 110a, the gate electrode 110b is formed on the gate oxide film 107b of the peripheral circuit forming portion Form. フローティングゲート１０８ａは各メモリセル領域のトンネル酸化膜１０７ａ上に１個づつ形成し、コントロールゲート１１０ａは直線上に並んだ複数のフローティングゲート１０７ａの上方を通るように形成する。 Floating gate 108a is one by one is formed on the tunnel oxide film 107a of each memory cell region, the control gate 110a is formed so as to pass over the plurality of floating gates 107a aligned on a straight line.
その後、コントロールゲート１１０ａ及びゲート電極１１０ｂをマスクとして半導体基板１００の表面に不純物を注入し、ソース／ドレイン層（図示せず）を形成する。 Thereafter, an impurity is implanted into the surface of the semiconductor substrate 100 using the control gate 110a and the gate electrode 110b as a mask to form a source / drain layer (not shown). 更に、半導体基板１００の上側全面に層間絶縁膜１１１を形成し、この層間絶縁膜１１１でコントロールゲート１１０ａ及びゲート電極１１０ｂを覆う。 Furthermore, an interlayer insulating film 111 over the entire upper surface of the semiconductor substrate 100, covering the control gate 110a and the gate electrode 110b in the interlayer insulating film 111.
次いで、フォトリソグラフィ法により層間絶縁膜１１１の所定の位置にコンタクトホール（図示せず）を形成する。 Then, a contact hole (not shown) in a predetermined position of the interlayer insulating film 111 by photolithography. そして、半導体基板１００の上側全面に金属膜を形成し、この金属膜をパターニングして、図４に示すように、メモリセル形成部にビット線１１２ａを形成し、周辺回路形成部に配線１１２ｂを形成する。 Then, a metal film is formed on the overall upper surface of the semiconductor substrate 100, and patterning this metal film, as shown in FIG. 4, the bit line 112a is formed in the memory cell forming portion, a wiring 112b in the peripheral circuit forming portion Form. このようにして、フラッシュメモリが完成する。 In this manner, the flash memory to complete.
しかしながら、本願発明者等は、上述した従来の半導体装置の製造方法には以下に示す問題点があると考える。 However, the present inventors have considered that the conventional method of manufacturing a semiconductor device described above have the following problems.
図５は、素子分離膜の上側縁部の形状を拡大して示す図である。 Figure 5 is an enlarged view showing the shape of the upper edge of the device isolation film. この図５に示すように、従来の方法では素子分離膜１０６の上側縁部と半導体基板１００との界面の曲率が小さいため、シンニング（角部の近傍で絶縁膜が薄くなる現象）が発生する。 As shown in FIG. 5, in the conventional method for the interface curvature of the upper edge and the semiconductor substrate 100 of the isolation layer 106 is small, thinning (the phenomenon that the insulating film is thinner in the vicinity of the corner portion) occurs . これにより、メモリセルに並列に寄生トランジスタが発生し、その結果メモリセルの電流−電圧特性にハンプが発生してリーク電流の増加の原因となる。 Thus, a parasitic transistor occurs parallel to the memory cell, so that the current in the memory cell - causes increase in leakage current hump to voltage characteristic is generated.
また、周辺回路のトランジスタが３．３Ｖ又はそれ以下の低電圧で動作するのに対し、メモリセルには２０Ｖ程度の高電圧が印加されるため、素子分離膜１０６の上側縁部と半導体基板１００との界面の曲率が小さいとその部分に強い電界が集中して、フローティングゲート１０８ａへの電荷の出し入れの制御性が低下したり、トンネル酸化膜１０７ａが破損されるという問題点もある。 Further, while the transistors of the peripheral circuits operate at 3.3V or less low-voltage, since the memory cell high voltage of about 20V is applied, the upper edge and the semiconductor substrate 100 of the isolation layer 106 the curvature of the interface is small and concentrated strong electric field in that portion, or reduced controllability of the loading and unloading of charge to the floating gate 108a, there is a problem in that the tunnel oxide film 107a is broken.
一方、素子分離膜１０６の上側縁部と半導体基板１００との界面の曲率を大きくすることが考えられるが、そうすると素子領域の面積が必然的に小さくなるため、周辺回路を構成するトランジスタの電流駆動能力が低下し、動作速度の低下を招く。 On the other hand, it is conceivable to increase the curvature of the interface between the upper edge and the semiconductor substrate 100 of the isolation layer 106, Then the area of ​​the element region inevitably small, the current driving of the transistor constituting the peripheral circuit capacity is reduced, leading to reduction in operation speed. 素子分離膜１０６と半導体基板１００との界面の曲率を大きくし、かつ周辺回路形成部の素子領域の面積も大きくした場合は、半導体装置の高集積化が阻害されるという問題が発生する。 By increasing the curvature of the interface of the isolation layer 106 and semiconductor substrate 100. and if also increased the area of ​​the device region of the peripheral circuit formation section, a problem higher integration of the semiconductor device is inhibited we are generated.
なお、特開２０００−２６９４５０号には、周辺回路形成部の素子領域の端部の曲率をメモリセル形成部の素子領域の端部の曲率よりも大きくすることが提案されている。 Incidentally, JP-A No. 2000-269450, it is proposed to the curvature of the end portion of the element region of the peripheral circuit forming portion larger than the curvature of the end portion of the element region of the memory cell forming section. しかし、この場合、メモリセルのフローティングゲートへの電荷の出し入れの制御性の低下やトンネル酸化膜の破損を防止することができず、また周辺回路の駆動能力の低下や集積密度の低下を防止することができない。 However, to prevent this case, it is not possible to prevent damage to the control of the reduction and the tunnel oxide film and out of charge to the floating gate of the memory cell and a decrease in the degradation or integration density of the driving capability of the peripheral circuit She not is.
以上から、本発明の目的は、高電圧が印加されるトランジスタのゲート絶縁膜の信頼性を確保しつつ、低電圧で駆動するトランジスタの電流駆動能力の低下を回避し、更に半導体装置の高集積化を達成できる半導体装置及びその製造方法を提供することである。 From the above, an object of the present invention, while ensuring the reliability of the gate insulating film of a transistor to which a high voltage is applied, to avoid a decrease in current drive capability of the transistor to be driven at a low voltage, a higher integration of a semiconductor device to provide a semiconductor device and a manufacturing method thereof can achieve reduction.
本発明の半導体装置は、半導体基板の第１の領域に形成された複数の第１の素子と、前記第１の領域の前記第１の素子間に形成された第１の溝と、前記第１の溝を埋める絶縁材料により構成された第１の素子分離膜と、前記半導体基板の第２の領域に形成されて前記第１の素子よりも高い電圧が供給される複数の第２の素子と、前記第２の領域の前記第２の素子間に形成された第２の溝と、前記第２の溝を埋める絶縁材料により構成された第２の素子分離膜とを有し、前記第２の素子分離膜の上側縁部と前記半導体基板との界面の曲率が、前記第１の素子分離膜の上側縁部と前記半導体基板との界面の曲率よりも大きいことを特徴とする。 The semiconductor device of the present invention includes a plurality of first elements formed in a first region of a semiconductor substrate, a first groove formed between said first element of said first region, said first a first isolation film made of an insulating material filling the first groove, the semiconductor plurality of second elements is high voltage is supplied than the second is formed in the region in the first element of the substrate When, and a second groove formed between the second element of the second region, and a second isolation layer formed of an insulating material filling the second trench, the second upper edge of the second isolation layer and the curvature of an interface between the semiconductor substrate, being larger than the curvature of the interface between the upper edge and the semiconductor substrate of said first isolation layer.
本発明においては、高電圧が供給される第２の素子が形成された第２の素子領域では、素子分離膜（第２の素子分離膜）の上側縁部と半導体基板との界面の曲率が大きくなっている。 In the present invention, the second element region in which the second element is formed, the isolation layer upper edge and the semiconductor substrate and the surface curvature of the (second isolation layer) is a high voltage is supplied It is larger. これにより、電界が半導体基板のエッジに集中することが回避され、ゲート絶縁膜の破損や特性の変化が防止される。 This will avoid that the electric field is concentrated on the edge of the semiconductor substrate, changes in damage or characteristics of the gate insulating film are prevented. また、低電圧で動作する素子が形成された第１の素子領域では、素子分離膜（第１の素子分離膜）の上側縁部と半導体基板との界面の曲率が小さいため、素子を高密度に集積することが可能である。 Further, in the first element region element that operates at low voltage is formed, for the curvature of the interface between the upper edge and the semiconductor substrate of the device isolation film (first isolation layer) is small, high density elements It can be integrated into.
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板の第１の領域に複数の第１の溝を形成し、第２の領域に複数の第２の溝を形成する工程と、前記第２の溝の上側縁部の曲率を大きくする工程と、前記第１及び第２の溝を絶縁材料で埋める工程と、前記第１の領域に第１の素子を形成し、前記第２の領域に前記第１の素子よりも高い電圧が供給される第２の素子を形成する工程とを有することを特徴とする。 The method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the first region of the semiconductor substrate to form a plurality of first grooves, forming a plurality of second grooves in the second region, the second trench a step of increasing the curvature of the upper edge of the step of filling the first and second grooves with an insulating material, forming a first element in the first region, the said second region first a voltage higher than the first element is characterized by a step of forming a second element to be supplied.
例えば、半導体基板上の第１及び第２の領域に酸化シリコンからなる第１の絶縁膜を形成し、この第１の絶縁膜の上に窒化シリコンからなる第２の絶縁膜を形成する。 For example, to form a first insulating film made of silicon oxide on the first and second regions on a semiconductor substrate, forming a second insulating film made of silicon nitride on the first insulating film. そして、第２の絶縁膜をパターニングした後、第２の絶縁膜をマスクとして第１の絶縁膜及び半導体基板をエッチングして、第１の領域に第１の溝を形成し、第２の領域に第２の溝を形成する。 Then, after patterning the second insulating film, by etching the first insulating film and the semiconductor substrate a second insulating film as a mask, the first groove is formed in the first region, the second region forming a second groove in.
その後、第２の領域の第１の絶縁膜をサイドエッチングする。 Thereafter, the first insulating film in the second region side etching. これにより、第２の溝の周囲の半導体基板と第２の絶縁膜との間に隙間が形成される。 Thus, a gap is formed between the semiconductor substrate around the second trenches and the second insulating film. 溝の内面を酸化する際に、この隙間により第２の溝の周囲の半導体基板の表面の酸化が促進される。 When oxidizing the inner surface of the groove, the oxidation of the surrounding semiconductor substrate surface of the second groove is promoted by this gap. 従って、第２の溝の上側縁部の半導体基板のエッジの曲率は、第１の溝の上側縁部の半導体基板のエッジの曲率よりも大きくなる。 Therefore, the curvature of the top edge portion of the semiconductor substrate in the edge of the second groove is larger than the curvature of the top edge portion of the semiconductor substrate edge of the first groove. その後、第１及び第２の溝内に絶縁材料を埋めて素子分離膜を形成し、第１の領域には低電圧で動作するＭＯＳトランジスタ等を形成し、第２の領域には不揮発性メモリのメモリセルのように高電圧が供給される素子を形成する。 Then, by filling an insulating material in the first and second groove forming an isolation layer, the first region to form a MOS transistor that operates at a low voltage, the second region nonvolatile memory high voltage forms an element which is supplied as the memory cell.
このように、本発明では、第１の領域の溝の上側縁部と半導体基板との界面の曲率を小さくするので、ＭＯＳトランジスタ等の素子を高密度に集積することができる。 Thus, in the present invention, since the smaller the curvature of the interface between the upper edge and the semiconductor substrate groove in the first region, it can be integrated elements such as MOS transistors at a high density. また、第２の領域の溝の上側縁部と半導体基板との界面の曲率を大きくするので、電界が一部に集中することが回避され、トンネル酸化膜等の破損や特性の変化が防止される。 Further, since the larger the curvature of the interface between the upper edge and the semiconductor substrate groove of the second region, is avoided that electric field is concentrated in a part, the change of damage or characteristic of such a tunnel oxide film is prevented that.
第１の領域の溝の上側縁部の曲率を小さくし、第２の領域の溝の上側縁部の曲率を大きくする方法には、後述の実施の形態で説明するように、第２の領域の半導体基板上に例えば酸化シリコン膜を厚く形成し、第１の領域の半導体基板上には酸化シリコン膜を薄く形成する方法がある。 To reduce the curvature of the upper edge portion of the trench of the first region, a method of increasing the curvature of the upper edges of the grooves of the second region, as described in the embodiments described below, the second region semiconductor thick for example, is formed a silicon oxide film on a substrate, the first region of the semiconductor substrate and a method of forming a thin silicon oxide film. この場合、厚い酸化シリコン膜を介して溝の周囲の基板面へ酸素が比較的大量に供給されるので、第２の領域の溝の周囲の基板面の酸化が促進される。 In this case, the thick since the silicon oxide film via the oxygen to the substrate surface around the trench is relatively large quantities supply, oxidation of the substrate surface around the trench in the second region is promoted. これにより、第２の領域では、第１の領域に比べて、溝の上側縁部の半導体基板のエッジの曲率が大きくなる。 Thus, in the second region, compared to the first region, the curvature of the semiconductor substrate of the edge of the upper edge portion of the trench is increased.
その他にも、溝の上側縁部の半導体基板のエッジの曲率を大きくする方法には、溝を形成した後に水素雰囲気中で熱処理を行って溝の周囲に半導体基板と絶縁膜との間の隙間を形成してから基板面を酸化させる方法や、レジスト膜をマスクとしたエッチング工程でエッチング条件を適正に制御することにより溝の周囲の半導体基板面を露出させてから基板面を酸化させる方法などがある。 Besides, a method of increasing the curvature of the top edge portion of the semiconductor substrate of the edges of the grooves, the gap between the semiconductor substrate around the trench by a heat treatment in a hydrogen atmosphere after forming the groove and the insulating film a method of oxidizing the substrate surface after forming a resist film a method of oxidizing the substrate surface after exposing the semiconductor substrate surface around the trench by appropriately controlling etching conditions with the mask and the etching process such as there is.
以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照して説明する。 Hereinafter will be described with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention.
図６〜図１０は本発明の第１の実施の形態の半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 6 to 10 are sectional views showing a manufacturing method of a semiconductor device of the first embodiment of the present invention in order of steps. なお、本実施の形態は、本発明をメモリセルとそのメモリセルを駆動するための周辺回路とを有するフラッシュメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）の製造に適用した例を示しており、図６〜図１０において、いずれも図の左側にメモリセル形成部の断面、右側に周辺回路形成部の断面を示している。 Note that this embodiment, the present invention shows an example of applying the method to manufacturing the flash memory (EEPROM) and a peripheral circuit for driving the memory cell and the memory cell, in FIGS. 6 to 10, both the cross section of the memory cell forming portion on the left side of the figure shows a cross section of the peripheral circuit forming portion on the right side.
まず、図６（ａ）に示すように、半導体基板１０の上に例えば熱酸化法によりパッド酸化膜１１を形成し、その上にＣＶＤ法により窒化シリコン膜１２を形成する。 First, as shown in FIG. 6 (a), a pad oxide film 11 by thermal oxidation for example on a semiconductor substrate 10, a silicon nitride film 12 by the CVD method on it. なお、窒化シリコン膜１２に替えて、酸化シリコン層と窒化シリコン層との積層構造の膜を形成してもよい。 Instead of the silicon nitride film 12 may be formed a film of laminated structure of a silicon oxide layer and a silicon nitride layer.
次に、図６（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ法により窒化シリコン膜１２をエッチングして、メモリセル形成部及び周辺回路形成部の素子分離領域の窒化シリコン膜１２を除去し、素子領域にのみ窒化シリコン膜１２を残す。 Next, as shown in FIG. 6 (b), by etching the silicon nitride film 12 by photolithography and removing the silicon nitride film 12 of the isolation region of the memory cell forming portion and the peripheral circuit forming portion, the element region leave the silicon nitride film 12 only. そして、残存する窒化シリコン膜１２をマスクとしてパッド酸化膜１１及び半導体基板１０をエッチングし、メモリセル形成部及び周辺回路形成部にそれぞれ浅い溝（トレンチ）１３ａ，１３ｂを形成する。 Then, the silicon nitride film 12 remaining pad oxide film 11 and the semiconductor substrate 10 is etched as a mask, respectively shallow trench in the memory cell forming portion and the peripheral circuit forming portion (trench) 13a, to form a 13b.
次に、周辺回路形成部を覆うレジスト膜（図示せず）を形成する。 Next, a resist film covering the peripheral circuit forming portion (not shown). そして、酸化シリコン膜に対し等方エッチングとなる条件でパッド酸化膜１１の縁部をエッチング（サイドエッチング）する。 The etched (side etching) an edge portion of the pad oxide film 11 under the conditions to the silicon oxide film becomes isotropic etching. これにより、図７（ａ）に示すように、溝１３ａの周囲の窒化シリコン膜１２と半導体基板１０との間に隙間が形成される。 Thus, as shown in FIG. 7 (a), a gap is formed between the silicon film 12 and the semiconductor substrate 10 nitride around the trench 13a. その後、レジスト膜を除去する。 Thereafter, the resist film is removed.
次に、例えば温度が８５０〜１１００℃、酸素濃度が１０％の雰囲気中で熱処理を施して、図７（ｂ）に示すように、溝１３ａ，１３ｂの内面に、厚さが５ｎｍ以上の酸化シリコン膜１４を形成する。 Then, for example, temperature of 850 to 1100 ° C., the oxygen concentration is subjected to heat treatment in 10% of the atmosphere, as shown in FIG. 7 (b), a groove 13a, on the inner surface of 13b, oxide thickness is at least 5nm forming a silicon film 14.
このとき、本実施の形態では、予め溝１３ａの上側縁部に半導体基板１０と窒化シリコン膜１２との間の隙間を形成しておくので、溝１３ａの上側縁部への酸化剤（酸素）の供給が促進される。 In this case, in the present embodiment, since previously formed a gap between the semiconductor substrate 10 and the silicon nitride film 12 on the upper edge of the pre-grooves 13a, oxidant to the upper edge of the groove 13a (oxygen) supply is promoted. その結果、この部分に図７（ｂ）のように厚い酸化膜（バーズビーク）が形成されるとともに、溝１３ａの周囲の半導体基板１０のエッジが丸みを帯びた形状となる。 As a result, the thick oxide film as shown in FIG. 7 (b) in this portion (bird's beak) is formed, the edge of the semiconductor substrate 10 around the trench 13a is a rounded shape.
次に、図８（ａ）に示すように高密度プラズマ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｌａｓｍａ ）ＣＶＤ法により半導体基板１０の上側全面に酸化シリコンを堆積させて酸化シリコン膜１５を形成し、溝１３ａ，１３ｂを酸化シリコンで埋める。 Next, a high density plasma (High Density Plasma) upper side is deposited on the entire surface a silicon oxide oxide silicon film 15 of the semiconductor substrate 10 by the CVD method as shown in FIG. 8 (a), grooves 13a, and 13b oxide filled with silicon. その後、例えばＣＭＰ法により酸化シリコン膜１５及び窒化シリコン膜１２を研磨して表面を平坦化する。 Then, for example, to flatten the surface by polishing the silicon oxide film 15 and the silicon nitride film 12 by CMP. 但し、この工程では各溝１３ａ，１３ｂ内の酸化シリコンを相互に分離すればよく、窒化シリコン膜１２が完全に除去される前に研磨を終了する。 However, each groove 13a in this step, may be separated silicon oxide in 13b to each other, and ends the polishing before the silicon nitride film 12 is completely removed. また、ＣＭＰ法により酸化シリコン膜１５を研磨する替わりに、窒化シリコン膜１２の側面がある程度露出するまで酸化シリコン膜１５をエッチバックしてもよい。 Further, instead of polishing the silicon oxide film 15 by the CMP method may be etched back silicon oxide film 15 to the side of the silicon nitride film 12 is exposed to some extent.
次に、図８（ｂ）に示すように、例えば熱燐酸を使用したウェットエッチングにより窒化シリコン膜１２を除去する。 Next, as shown in FIG. 8 (b), for example, by wet etching using hot phosphoric acid to remove the silicon nitride film 12. 以下、メモリセル形成部の溝１３ａ内の酸化シリコンからなる膜を素子分離膜１６ａと呼び、周辺回路形成部の溝１３ｂ内の酸化シリコンからなる膜を素子分離膜１６ｂと呼ぶ。 Hereinafter, a film made of silicon oxide in the trench 13a of the memory cell forming portion is referred to as the device isolation film 16a, it referred to film of silicon oxide in the trench 13b of the peripheral circuit forming portion and the device isolation film 16b.
次に、パッド酸化膜１１をエッチングにより除去して、半導体基板１０の表面を露出させる。 Next, the pad oxide film 11 is removed by etching to expose the surface of the semiconductor substrate 10. このとき、素子分離膜１６ａ，１６ｂもエッチングされて、膜厚が減少する。 At this time, the isolation layer 16a, 16b is also etched, the thickness is reduced. その後、パッド酸化膜１１の除去により露出した半導体基板１０の表面を熱酸化させて、図９（ａ）に示すように、メモリセル形成部にトンネル酸化膜１７ａを形成し、周辺回路形成部にゲート酸化膜１７ｂを形成する。 Then, the surface of the semiconductor substrate 10 exposed by the removal of the pad oxide film 11 by thermal oxidation as shown in FIG. 9 (a), forming a tunnel oxide film 17a in the memory cell forming portion, the peripheral circuit forming portion forming a gate oxide film 17b. これらのトンネル酸化膜１７ａ及びゲート酸化膜１７ｂの膜厚は、それぞれ要求される仕様に応じて設定する。 The film thickness of these tunnel oxide film 17a and gate oxide film 17b is set in accordance with specifications set respectively required.
次に、図９（ｂ）に示すように、メモリセル形成部にフローティングゲート１８ａ、中間絶縁膜１９及びコントロールゲート２０ａを形成し、周辺回路形成部のゲート酸化膜１７ｂの上にゲート電極２０ｂを形成する。 Next, as shown in FIG. 9 (b), the floating gate 18a to the memory cell forming portion to form an intermediate insulating film 19 and control gate 20a, the gate electrode 20b on the gate oxide film 17b of the peripheral circuit forming portion Form. フローティングゲート１８ａは各メモリセル領域のトンネル酸化膜１７ａ上に１個づつ形成する。 Floating gate 18a is one by one formed on the tunnel oxide film 17a of each memory cell region. また、コントロールゲート２０ａは、直線上に並んだ複数のフローティングゲート１８ａの上方を通るように形成する。 Further, the control gate 20a is formed so as to pass over the plurality of floating gates 18a aligned on a straight line.
次に、コントロールゲート２０ａ及びゲート電極２０ｂをマスクとして半導体基板１０の表面に不純物を導入して、ソース／ドレイン層（図示せず）を形成する。 Next, an impurity is introduced into the surface of the semiconductor substrate 10 using the control gate 20a and gate electrode 20b as a mask to form a source / drain layer (not shown). 更に、半導体基板１０の上側全面に例えば酸化シリコンからなる層間絶縁膜２１を形成し、この層間絶縁膜２１でコントロールゲート２０ａ及びゲート電極２０ｂを覆う。 Furthermore, the entire upper surface to form an interlayer insulating film 21 made of silicon oxide, for example a semiconductor substrate 10, to cover the control gate 20a and gate electrode 20b in the interlayer insulating film 21.
次いで、フォトリソグラフィ法により層間絶縁膜２１の所定の位置にコンタクトホール（図示せず）を形成する。 Then, a contact hole (not shown) in a predetermined position of the interlayer insulating film 21 by photolithography. そして、半導体基板１０の上側全面に金属膜を形成し、この金属膜をパターニングして、図１０に示すように、メモリセル形成部にビット線２２ａを形成し、周辺回路形成部には所定の配線２２ｂを形成する。 Then, a metal film is formed on the entire upper surface of the semiconductor substrate 10, and patterning this metal film, as shown in FIG. 10, the bit line 22a is formed in the memory cell forming section, in the peripheral circuit formation portion of the predetermined to form a wiring 22b. このようにして、フラッシュメモリが完成する。 In this manner, the flash memory is completed.
本実施の形態においては、図７（ａ）に示すように、パッド酸化膜１１をサイドエッチングすることにより、メモリセル形成部の溝１３ａの上側縁部の半導体基板１０と窒化シリコン膜１２との間に隙間を形成する。 In the present embodiment, as shown in FIG. 7 (a), by the pad oxide film 11 is side-etched, the semiconductor substrate 10 and the silicon nitride film 12 of the upper edge portion of the trench 13a of the memory cell forming section to form a gap therebetween. これにより、溝１３ａの内面を酸化させる際に溝１３ａの上側縁部の酸化が促進されて、図１１（ａ）に示すように、半導体基板１０のエッジの曲率が大きくなる。 Thus, it is promoted the oxidation of the upper edge portion of the trench 13a when oxidizing the inner surface of the groove 13a, as shown in FIG. 11 (a), the curvature of the edge of the semiconductor substrate 10 increases. 一方、周辺回路形成部では、パッド酸化膜１１をサイドエッチングしないので、溝１３ｂの縁部の酸化が抑制され、図１１（ｂ）に示すように、半導体基板１０のエッジの曲率が小さくなる。 On the other hand, in the peripheral circuit formation section, the pad oxide film 11 is not side-etched, is suppressed oxidation of the edges of the groove 13b, as shown in FIG. 11 (b), the curvature of the edge of the semiconductor substrate 10 is reduced.
これにより、メモリセル形成部ではシンニングや電界集中による特性の変化が回避され、周辺回路形成部では電流駆動能力の低下が回避される。 Accordingly, in the memory cell forming portion is avoided changes in characteristics due to thinning and the electric field concentration, in the peripheral circuit formation portions decrease in current drive capability is avoided. また、本実施の形態では、周辺回路形成部の素子領域を拡大しなくても所定の電流駆動能力を得ることができるので、半導体装置の高集積化が可能になる。 Further, in the present embodiment, it is possible even without expanding the element region of the peripheral circuit forming portion to obtain a predetermined current driving capability, allows high integration of the semiconductor device.
更に、本実施の形態においては、半導体基板１０と素子分離膜１６ａの上側縁部との界面が曲率の大きな曲面になり、トンネル酸化膜を均一な厚さに形成できるので、トンネル酸化膜１７ａの信頼性が高い。 Further, in this embodiment, the interface between the top edge portion of the semiconductor substrate 10 and the element isolation film 16a becomes large curved surface of curvature, it is possible to form a tunnel oxide film to a uniform thickness, the tunnel oxide film 17a high reliability.
図１２〜図１６は、本発明の第２の実施の形態の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を工程順に示す断面図である。 12 to 16 are sectional views sequentially showing the steps of producing the semiconductor device of the second embodiment of the present invention (flash memory). これらの図１２〜図１６において、いずれも図の左側にメモリセル形成部の断面、右側に周辺回路形成部の断面を示している。 In these FIGS. 12 to 16, both the memory cell forming part of the cross section on the left side of the figure shows a cross section of the peripheral circuit forming portion on the right side.
まず、図１２（ａ）に示すように、半導体基板１０の上に例えば熱酸化法によりパッド酸化膜２１を形成する。 First, as shown in FIG. 12 (a), to form a pad oxide film 21 by thermal oxidation for example on a semiconductor substrate 10. そして、メモリセル形成部をレジスト膜（図示せず）で覆い、図１２（ｂ）に示すように周辺回路形成部のパッド酸化膜２１を除去する。 Then, cover the memory cell forming portion with a resist film (not shown), to remove the pad oxide film 21 of the peripheral circuit forming portion as shown in Figure 12 (b).
次に、図１３（ａ）に示すように、半導体基板１０の表面を再度熱酸化して、メモリセル形成部にパッド酸化膜２２ａを形成し、周辺回路形成部にパッド酸化膜２２ｂを形成する。 Subsequently, as shown in FIG. 13 (a), the surface was again thermally oxidized semiconductor substrate 10, to form a pad oxide films 22a in the memory cell forming portion to form a pad oxide film 22b in the peripheral circuit forming portion .
次に、図１３（ｂ）に示すように、ＣＶＤ法により、パッド酸化膜２２ａ，２２ｂの上に窒化シリコン膜２３を形成する。 Next, as shown in FIG. 13 (b), by a CVD method to form a pad oxidation film 22a, the silicon nitride film 23 on the 22b. 窒化シリコン膜２３に替えて、酸化シリコン層と窒化シリコン層とが積層された膜を形成してもよい。 In place of the silicon nitride film 23 may be formed a film and a silicon oxide layer and a silicon nitride layer are stacked.
【００４７】 The
次に、図１４（ａ）に示すように、フォトリソグラフィ法により窒化シリコン膜２３をエッチングして、素子分離領域の窒化シリコン膜２３を除去し、素子領域にのみ窒化シリコン膜２３を残す。 Next, as shown in FIG. 14 (a), the silicon nitride film 23 is etched by photolithography to remove the silicon nitride film 23 in the element isolation region, leaving the silicon nitride film 23 only in the element region. そして、残存する窒化シリコン膜２３をマスクとしてパッド酸化膜２２ａ，２２ｂ及び半導体基板１０をエッチングし、メモリセル形成部及び周辺回路形成部にそれぞれ浅い溝（トレンチ）２４ａ，２４ｂを形成する。 Then, the pad oxide film 22a and the silicon nitride film 23 remains as a mask, etching the 22b and the semiconductor substrate 10, respectively shallow groove in the memory cell forming portion and the peripheral circuit forming portion (trench) 24a, to form a 24b.
次に、例えば温度が８５０〜１１００℃、酸素濃度が１０％の雰囲気中で熱処理を施して、図１４（ｂ）に示すように、溝２４ａ，２４ｂの内面に、厚さが５ｎｍ以上の酸化シリコン膜２５を形成する。 Then, for example, temperature of 850 to 1100 ° C., the oxygen concentration is subjected to heat treatment in 10% of the atmosphere, as shown in FIG. 14 (b), a groove 24a, on the inner surface of the 24b, oxide thickness is at least 5nm forming a silicon film 25.
このとき、メモリセル形成部の溝２４ａの周囲にパッド酸化膜２２ａが厚く形成されているので、パッド酸化膜２２ａを介して溝２４ａの周囲の基板面へ比較的大量の酸化剤（酸素）が供給される。 At this time, since the pad oxide film 22a around the grooves 24a of the memory cell forming portion is formed thick, through the pad oxide film 22a relatively large amount of oxidizing agent to the substrate surface around the trench 24a (oxygen) It is supplied. その結果、図１４（ｂ）に示すように、溝２４ａの周囲の半導体基板１０のエッジが丸みを帯びた形状となる。 As a result, as shown in FIG. 14 (b), a shape edge of the semiconductor substrate 10 around the trench 24a is rounded.
次に、図１５（ａ）に示すように、高密度プラズマＣＶＤ法により半導体基板１０の上側全面に酸化シリコンを堆積させて酸化シリコン膜２６を形成し、溝２４ａ，２４ｂを酸化シリコンで埋める。 Next, as shown in FIG. 15 (a), silicon oxide is deposited on the entire upper surface of the semiconductor substrate 10 by the high-density plasma CVD method to form a silicon oxide film 26, filling the groove 24a, and 24b of silicon oxide. その後、例えばＣＭＰ法により酸化シリコン膜２６及び窒化シリコン膜２３を研磨して表面を平坦化する。 Then, for example, to planarize the surface by polishing the silicon oxide film 26 and the silicon nitride film 23 by the CMP method. この工程では各溝２４ａ，２４ｂ内の酸化シリコンを相互に分離すればよく、窒化シリコン膜２３が完全に除去される前に研磨を終了する。 Each groove 24a in this step, may be separated from each other silicon oxide in 24b, and ends the polishing before the silicon nitride film 23 is completely removed. ＣＭＰ法により酸化シリコン膜２６を研磨する替わりに、窒化シリコン膜２３の側面がある程度露出するまで酸化シリコン膜２６をエッチングしてもよい。 Instead of polishing the silicon oxide film 26 by CMP, oxide silicon film 26 may be etched until sides of the silicon nitride film 23 is exposed to some extent.
次に、図１５（ｂ）に示すように、例えば熱燐酸により窒化シリコン膜２３を除去する。 Next, as shown in FIG. 15 (b), for example by hot phosphoric acid to remove the silicon nitride film 23. 以下、メモリセル形成部の溝２４ａ内の酸化シリコンからなる膜を素子分離膜２７ａと呼び、周辺回路形成部の溝２４ｂ内の酸化シリコンからなる膜を素子分離膜２７ｂと呼ぶ。 Hereinafter, a film made of silicon oxide in the trench 24a of the memory cell forming portion is referred to as the device isolation film 27a, it referred to film of silicon oxide in the trench 24b of the peripheral circuit forming portion and the device isolation film 27b.
次に、図１６に示すように、パッド酸化膜２２ａ，２２ｂをエッチングして基板１０の表面を露出させる。 Next, as shown in FIG. 16, the pad oxide film 22a, 22b are etched to expose the surface of the substrate 10. このとき、素子分離膜２７ａ，２７ｂもエッチングされて膜厚が減少する。 At this time, the isolation layer 27a, 27b are also etched film thickness is reduced. その後、パッド酸化膜２２ａ，２２ｂのエッチングにより露出した半導体基板１０の表面を熱酸化させて、メモリセル形成部にトンネル酸化膜２８ａを形成し、周辺回路形成部にゲート酸化膜２８ｂを形成する。 Thereafter, the pad oxide film 22a, the surface of the semiconductor substrate 10 exposed by etching 22b is thermally oxidized to form a tunnel oxide film 28a in the memory cell forming portion to form a gate oxide film 28b in the peripheral circuit formation section. これらのトンネル酸化膜２８ａ及びゲート酸化膜２８ｂの膜厚は、それぞれ要求される仕様に応じて設定する。 The film thickness of these tunnel oxide film 28a and gate oxide film 28b is set in accordance with specifications set respectively required.
次いで、第１の実施の形態と同様に、メモリセル形成部にフローティングゲート、中間絶縁膜及びコントロールゲートを形成し、周辺回路形成部にゲート電極を形成し、更に、層間絶縁膜、ビット線及びその他の配線を形成する（図１０参照）。 Then, as in the first embodiment, the floating gate, forming an intermediate insulating film and a control gate in the memory cell forming portion, a gate electrode is formed in the peripheral circuit formation portion, further, the interlayer insulating film, bit lines and forms other wiring (see FIG. 10). このようにして、フラッシュメモリが完成する。 In this manner, the flash memory is completed.
本実施の形態では、図１３（ａ）に示すように、メモリセル形成部に厚いパッド酸化膜２２ａを形成する。 In this embodiment, as shown in FIG. 13 (a), to form a thick pad oxide film 22a in the memory cell forming section. これにより、溝２４ａの内面を酸化する際に、パッド酸化膜２２ａを介して溝２４ａの上側縁部に酸化剤（酸素）が比較的大量に供給され、溝２４ａの上側縁部の酸化が促進されて、図１４（ｂ）に示すように、溝２４ａの周囲の半導体基板１０のエッジの曲率が大きくなる。 Thus, when oxidizing the inner surface of the groove 24a, are upper edge to the oxidant (oxygen) is relatively large quantities supply groove 24a through the pad oxide film 22a, promote the oxidation of the upper edge of the groove 24a It is, as shown in FIG. 14 (b), the curvature of the edge of the semiconductor substrate 10 around the trench 24a increases. 一方、周辺回路形成部では、パッド酸化膜２２ｂが薄いので、溝２４ｂの縁部の酸化量が少なく、図１４（ｂ）に示すように溝２４ｂの周囲の半導体基板１０のエッジの曲率が小さくなる。 On the other hand, in the peripheral circuit formation section, the pad oxide film 22b is thin, small oxidation quantity of the edge of the groove 24b, the edge curvature the semiconductor substrate 10 around the trench 24b as shown in FIG. 14 (b) are small Become. これにより、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。 Thus, also in this embodiment, it is possible to obtain the same effect as the first embodiment.
また、本実施の形態では、パッド酸化膜２２ａの厚さにより溝２４ａの周囲の半導体基板１０のエッジの曲率が決まるので、第１の実施の形態に比べて曲率の制御が容易になるという利点がる。 Further, in this embodiment, the advantage that since the edge curvature of the semiconductor substrate 10 around the trench 24a by the thickness of the pad oxide film 22a is determined, the control of the curvature becomes easier than in the first embodiment want.
図１７〜図２０は、本発明の第３の実施の形態の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を工程順に示す断面図である。 17 to 20 are sectional views sequentially showing the steps of producing the semiconductor device of the third embodiment of the present invention (flash memory). これらの図１７〜図２０において、いずれも図の左側にメモリセル形成部の断面、右側に周辺回路形成部の断面を示している。 In these FIGS. 17 20, both the memory cell forming part of the cross section on the left side of the figure shows a cross section of the peripheral circuit forming portion on the right side.
まず、図１７（ａ）に示すように、半導体基板１０の上に例えば熱酸化法によりパッド酸化膜３１を形成し、その上にＣＶＤ法により窒化シリコン膜３２を形成する。 First, as shown in FIG. 17 (a), a pad oxide film 31 is formed by, for example, thermal oxidation on the semiconductor substrate 10, a silicon nitride film 32 by CVD thereon. 窒化シリコン膜３２に替えて、酸化シリコン層と窒化シリコン層との積層構造の膜を形成してもよい。 In place of the silicon nitride film 32 may be formed a film of laminated structure of a silicon oxide layer and a silicon nitride layer.
次に、図１７（ｂ）に示すように、窒化シリコン膜３２上に、メモリセル形成部の素子分離領域に対応する部分に開口部を有するレジスト膜３３を形成する。 Next, as shown in FIG. 17 (b), on the silicon nitride film 32, a resist film 33 having an opening in a portion corresponding to the element isolation region of the memory cell forming section. そして、このレジスト膜３３をマスクとして窒化シリコン膜３２及びパッド酸化膜３１を順次エッチングした後、更に半導体基板１０をエッチングして、浅い溝（トレンチ）３４を形成する。 After this the resist film 33 were sequentially etched using the silicon nitride as a mask film 32 and the pad oxide film 31, and further etching the semiconductor substrate 10 to form a shallow trench 34.
このとき、エッチング条件を適切に制御すると、エッチングに伴って有機物（レジスト膜３３から遊離した有機物）がレジスト膜３３の近傍の基板表面を覆い、図１７（ｂ）のようにレジスト膜３３の開口部の幅よりも溝３４の幅を狭くすることができる。 At this time, when appropriately controlling the etching conditions, with the etching covers the substrate surface in the vicinity of the organic (resist film 33 free organics from) the resist film 33, the opening of the resist film 33 as shown in FIG. 17 (b) it is possible to narrow the width of the groove 34 than the width of the section. 溝３４を形成した後、レジスト膜３３を除去する。 After forming the grooves 34, the resist film is removed 33.
次に、周辺回路形成部の素子分離領域に対応する部分に開口部を有するレジスト膜（図示せず）を形成する。 Next, a resist film (not shown) having an opening in a portion corresponding to the element isolation region of the peripheral circuit forming portion. そして、このレジスト膜をマスクとして窒化シリコン膜３２をエッチングした後、レジスト膜を除去する。 Then, after etching the silicon nitride film 32 using the resist film as a mask, the resist film is removed. その後、窒化シリコン膜３２をマスクとして周辺回路形成部のパッド酸化膜３１及び半導体基板１０をエッチングして、図１８（ａ）に示すように、浅い溝３５を形成する。 Then, by etching the pad oxide film 31 and the semiconductor substrate 10 in the peripheral circuit forming portion of the silicon nitride film 32 as a mask, as shown in FIG. 18 (a), to form a shallow groove 35.
【００６１】 [0,061]
次に、例えば温度が８５０〜１１００℃、酸素濃度が１０％の雰囲気中で熱処理を施して、図１８（ｂ）に示すように、溝３４，３５の内面に、厚さが５ｎｍ以上の酸化シリコン膜３６を形成する。 Then, for example, temperature of 850 to 1100 ° C., the oxygen concentration is subjected to heat treatment in 10% of the atmosphere, as shown in FIG. 18 (b), the inner surface of the groove 34 and 35, oxide thickness is at least 5nm forming a silicon film 36.
このとき、本実施の形態では、溝３４の上側縁部に半導体基板１０の上面が露出しているので、溝３４の縁部に酸化剤（酸素）が供給され、その結果、図１８（ｂ）のように厚い酸化膜（バーズビーク）が形成されると共に、溝３４の周囲の半導体基板１０のエッジが丸みを帯びた形状となる。 In this case, in the present embodiment, since the upper surface of the semiconductor substrate 10 to the upper edge of the groove 34 is exposed, oxidizing agent (oxygen) is supplied to the edge portion of the trench 34, as a result, FIG. 18 (b ) along with a thick oxide film (a bird's beak) is formed as the edge of the semiconductor substrate 10 around the trench 34 is rounded.
【００６３】 - 0063]
次に、図１９（ａ）に示すように、高密度プラズマＣＶＤ法により半導体基板１０の上側全面に酸化シリコンを堆積させて酸化シリコン膜３７を形成し、溝３４，３５を酸化シリコンで埋める。 Next, as shown in FIG. 19 (a), by depositing the entire upper surface silicon oxide of the semiconductor substrate 10 to form a silicon oxide film 37 by a high-density plasma CVD method to fill the grooves 34 and 35 of silicon oxide. その後、例えばＣＭＰ法により酸化シリコン膜３７及び窒化シリコン膜３２を研磨して表面を平坦化する。 Then, for example, to planarize the surface by polishing the silicon oxide film 37 and the silicon nitride film 32 by a CMP method. 但し、この工程では各溝３４，３５内の酸化シリコンを相互に分離すればよく、窒化シリコン膜３２が完全に除去される前に研磨を終了する。 However, this is in the process may be separated silicon oxide within each groove 34 and 35 to each other, and ends the polishing before the silicon oxynitride film 32 is completely removed. また、ＣＭＰ法により酸化シリコン膜３７を研磨する替わりに、窒化シリコン膜３２の側面がある程度露出するまで酸化シリコン膜３７をエッチバックしてもよい。 Further, instead of polishing the silicon oxide film 37 by the CMP method may be etched back silicon oxide film 37 to the side of the silicon nitride film 32 is exposed to some extent.
次に、図１９（ｂ）に示すように、例えば熱燐酸を使用したウェットエッチングにより窒化シリコン膜３２を除去する。 Next, as shown in FIG. 19 (b), for example, by wet etching using hot phosphoric acid to remove the silicon nitride film 32. 以下、メモリセル形成部の溝３４内の酸化シリコンからなる膜を素子分離膜３８ａと呼び、周辺回路形成部の溝３５内の酸化シリコンからなる膜を素子分離膜３８ｂと呼ぶ。 Hereinafter, a film made of silicon oxide in the trench 34 of the memory cell forming portion is referred to as the device isolation film 38a, it referred to film of silicon oxide in the trench 35 of the peripheral circuit forming portion and the device isolation film 38b.
次に、パッド酸化膜３２をエッチングして基板１０の表面を露出させる。 Next, the pad oxide film 32 is etched to expose the surface of the substrate 10. このとき、素子分離膜３８，３８ｂもエッチングされて膜厚が減少する。 At this time, the isolation layer 38,38b also etched film thickness is reduced. その後、パッド酸化膜３２のエッチングにより露出した半導体基板１０の表面を熱酸化させて、図２０に示すように、メモリセル形成部にトンネル酸化膜３９ａを形成し、周辺回路形成部にゲート酸化膜３９ｂを形成する。 Then, the surface of the semiconductor substrate 10 exposed by etching the pad oxide film 32 by thermal oxidation as shown in FIG. 20, forming a tunnel oxide film 39a in the memory cell forming portion, a gate oxide film in the peripheral circuit forming portion 39b to the formation. これらのトンネル酸化膜３９ａ及びゲート酸化膜３９ｂの膜厚は、それぞれ要求される仕様に応じて設定する。 Thickness of the tunnel oxide film 39a and gate oxide film 39b is set in accordance with specifications set respectively required.
本実施の形態では、図１７（ｂ）に示すように、溝３４を形成する際のエッチング条件を制御して、レジスト膜３３の開口部の幅よりも溝３４の幅を小さくしている。 In this embodiment, as shown in FIG. 17 (b), by controlling the etching conditions for forming the grooves 34 to reduce the width of the groove 34 than the width of the opening of the resist film 33. これにより、溝３４の内面を酸化させる際に、溝３４の上側縁部の酸化が促進されて、図１８（ｂ）に示すように、溝３４の周囲の半導体基板１９のエッジの曲率が大きくなる。 Thus, when oxidizing the inner surface of the groove 34, it is accelerated oxidation of the upper edge portion of the trench 34, as shown in FIG. 18 (b), the edge curvature of the semiconductor substrate 19 around the trench 34 is larger Become. 一方、周辺回路形成部では、レジスト膜の開口部の幅で溝３５を形成するので、溝３５の上側縁部への酸化剤（酸素）の供給量が少なく、図１８（ｂ）に示すように、半導体基板１０の溝３５側のエッジの曲率が小さくなる。 On the other hand, in the peripheral circuit formation section, because it forms a groove 35 in the width of the opening of the resist film, less supply amount of the oxidizing agent (oxygen) to the upper edge of the groove 35, as shown in FIG. 18 (b) the curvature of the groove 35 side edge of the semiconductor substrate 10 is reduced. これにより、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。 Thus, also in this embodiment, it is possible to obtain the same effect as the first embodiment.
また、本実施の形態では、必要に応じて、メモリセル形成部の素子分離膜３８ａの膜厚及び周辺回路形成部の素子分離膜３８ｂの膜厚を個別に設定することができる。 Further, in the present embodiment, it is possible to set optionally the thickness of the isolation layer 38b having a film thickness of the device isolation film 38a of the memory cell forming portion and the peripheral circuit forming portion separately.
図２１〜図２５は、本発明の第４の実施の形態の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を工程順に示す断面図である。 21 to 25 are sectional views sequentially showing the steps of producing the semiconductor device of the fourth embodiment of the present invention (flash memory). これらの図２１〜図２５において、いずれも図の左側にメモリセル形成部の断面、右側に周辺回路形成部の断面を示している。 In these FIGS. 21 25, both the memory cell forming part of the cross section on the left side of the figure shows a cross section of the peripheral circuit forming portion on the right side.
まず、図２１（ａ）に示すように、半導体基板１０の上に例えば熱酸化法によりパッド酸化膜４１を形成する。 First, as shown in FIG. 21 (a), to form a pad oxide film 41 by thermal oxidation for example on a semiconductor substrate 10. そして、メモリセル形成部をレジスト膜（図示せず）で覆い、図２１（ｂ）に示すように、周辺回路形成部のパッド酸化膜４１を除去する。 Then, cover the memory cell forming portion with a resist film (not shown), as shown in FIG. 21 (b), removing the pad oxide film 41 of the peripheral circuit forming portion.
次に、図２２（ａ）に示すように、半導体基板１０の表面を再び熱酸化して、メモリセル形成部にパッド酸化膜４２ａを形成し、周辺回路形成部にパッド酸化膜４２ｂを形成する。 Next, as shown in FIG. 22 (a), the surface was again thermally oxidized semiconductor substrate 10, forming a pad oxide film 42a in the memory cell forming portion to form a pad oxide film 42b in the peripheral circuit forming portion . なお、パッド酸化膜４２ａ，４２ｂに替えて、酸窒化膜（ＳｉＯＮ）を形成してもよい。 Incidentally, the pad oxide film 42a, in place of 42b, may form oxynitride film (SiON).
次に、図２２（ｂ）に示すように、ＣＶＤ法により、パッド酸化膜４２ａ，４２ｂの上に、リン（Ｐ）がドープされたポリシリコン膜（又はアモルファスシリコン膜）４３を形成する。 Next, as shown in FIG. 22 (b), by a CVD method, a pad oxide film 42a, on the 42b, phosphorus (P) doped polysilicon film (or amorphous silicon film) 43 is formed.
次に、図２３（ａ）に示すように、ＣＶＤ法により、ポリシリコン膜４３の上に窒化シリコン膜４４を形成する。 Next, as shown in FIG. 23 (a), by CVD, a silicon nitride film 44 on the polysilicon film 43. 窒化シリコン膜４４に替えて、窒化シリコン層と酸化シリコン層との積層構造の膜を形成してもよい。 In place of the silicon nitride film 44 may be formed a film of laminated structure of a silicon nitride layer and a silicon oxide layer.
その後、フォトリソグラフィ法により窒化シリコン膜４４をエッチングして、素子分離領域の窒化シリコン膜４４を除去し、素子領域にのみ窒化シリコン膜４４を残す。 Thereafter, the silicon nitride film 44 is etched by photolithography to remove the silicon nitride film 44 in the element isolation region, leaving the silicon nitride film 44 only in the element region. そして、残存する窒化シリコン膜４４をマスクとしてポリシリコン膜４３、パッド酸化膜４２ａ，４２ｂをエッチングし、更に半導体基板１０をエッチングして、図２３（ｂ）に示すように、メモリセル形成部及び周辺回路形成部にそれぞれ浅い溝（トレンチ）４５ａ，４５ｂを形成する。 Then, a polysilicon film 43 of the silicon nitride film 44 remains as a mask, and etching the pad oxide film 42a, a 42b, and further etching the semiconductor substrate 10, as shown in FIG. 23 (b), the memory cell forming portion and shallow trench (trench) 45a respectively in the peripheral circuit formation section to form 45b.
次に、例えば温度が８５０〜１１００℃、酸素濃度が１０％の雰囲気中で熱処理を施して、図２４（ａ）に示すように、溝４５ａ，４５ｂの内面に、厚さが５ｎｍ以上の酸化シリコン膜４６を形成する。 Then, for example, temperature of 850 to 1100 ° C., the oxygen concentration is subjected to heat treatment in 10% of the atmosphere, as shown in FIG. 24 (a), grooves 45a, the inner surface of the 45b, oxide thickness is at least 5nm forming a silicon film 46.
このとき、メモリセル形成部の溝４５ａの上側縁部にパッド酸化膜４２ａが厚く形成されているので、パッド酸化膜４２ａを介して溝４５ａの周囲の基板面へ比較的大量の酸化剤（酸素）が供給される。 At this time, since the pad oxide film 42a on the upper edge portion of the trench 45a of the memory cell forming portion is formed thick, through the pad oxide film 42a relatively large amount of oxidizing agent to the substrate surface around the trench 45a (oxygen ) is supplied. その結果，図２４（ａ）に示すように、溝４５ａの周囲の半導体基板１０のエッジが丸みを帯びた形状となる。 As a result, as shown in FIG. 24 (a), a shape edge of the semiconductor substrate 10 around the trench 45a is rounded.
次に、図２４（ｂ）に示すように、高密度プラズマＣＶＤ法により半導体基板１０の上側全面に酸化シリコンを堆積させて酸化シリコン膜４７を形成し、溝４５ａ，４５ｂを酸化シリコンで埋める。 Next, as shown in FIG. 24 (b), silicon oxide is deposited on the entire upper surface of the semiconductor substrate 10 by the high-density plasma CVD method to form a silicon oxide film 47, filling the groove 45a, and 45b of silicon oxide. その後、例えばＣＭＰ法により酸化シリコン膜４７及び窒化シリコン膜４４を研磨して表面を平坦化する。 Then, for example, to planarize the surface by polishing the silicon oxide film 47 and the silicon nitride film 44 by the CMP method. 但し、この工程では、各溝４５ａ，４５ｂ内の酸化シリコンを相互に分離すればよく、窒化シリコン膜４４が完全に除去させる前に研磨を終了する。 However, in this step, the grooves 45a, may be separated silicon oxide in 45b to each other, the silicon film 44 nitride finishes polishing prior to complete removal.
次に、図２５に示すように、例えば熱燐酸により窒化シリコン膜４４を除去する。 Next, as shown in FIG. 25, for example by hot phosphoric acid to remove the silicon nitride film 44. 以下、メモリセル形成部の溝４５ａ内の酸化シリコンからなる膜を素子分離膜４８ａと呼び、周辺回路形成部の溝４５ｂ内の酸化シリコンからなる膜を素子分離膜４８ｂと呼ぶ。 Hereinafter, a film made of silicon oxide in the trench 45a of the memory cell forming portion is referred to as the device isolation film 48a, it referred to film of silicon oxide in the trench 45b of the peripheral circuit forming portion and the device isolation film 48b. 図２６（ａ）に素子分離膜４８ａの上側縁部の形状を拡大して示し、図２６（ｂ）に素子分離膜４８ｂの上側縁部の形状を拡大して示す。 Figure 26 (a) to an enlarged view of a shape of the upper edge of the device isolation film 48a, an enlarged view of a shape of the upper edge of the device isolation film 48b in FIG. 26 (b).
次いで、ポリシリコン膜４３を所定の形状にパターニングして、メモリセル形成部にフローティングゲートを形成し、周辺回路部にゲート電極を形成する。 Then, by patterning the polysilicon film 43 into a predetermined shape, a floating gate formed in the memory cell forming portion to form the gate electrode in the peripheral circuit portion. 必要に応じて、ポリシリコン膜４３上に更にポリシリコンを堆積させて膜厚を増加させた後にパターニングを行ってもよい。 If necessary, it may be subjected to patterning after depositing a further polysilicon on the polysilicon film 43 to increase the thickness.
以下、第１の実施の形態と同様に、メモリセル形成部に中間絶縁膜及びフローティングゲートを形成した後、層間絶縁膜を形成し、ビット線及びその他の配線を形成する（図１０参照）。 Hereinafter, similarly to the first embodiment, after the formation of the intermediate insulating film and a floating gate in the memory cell forming portion to form an interlayer insulating film, to form the bit lines and other wiring (see FIG. 10). このようにして、フラッシュメモリが完成する。 In this manner, the flash memory is completed.
本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。 Also in this embodiment, it is possible to obtain the same effect as the first embodiment. また、本実施の形態においては、パッド酸化膜４２ａ，４２ｂの上にポリシリコン膜４３を形成してから窒化シリコン膜４４を形成するので、窒化シリコン膜４４のエッチング時にパッド酸化膜４２ａ，４２ｂがダメージを受けることが回避される。 Further, in this embodiment, the pad oxide film 42a, since a silicon nitride film 44 after forming a polysilicon film 43 on the 42b, the pad oxide film 42a during the etching of the silicon nitride film 44, 42b is it is avoided damage. これにより、パッド酸化膜４２ａ，４２ｂをトンネル酸化膜又はゲート酸化膜として使用することができて、製造工程が簡略化される。 Accordingly, the pad oxide film 42a, 42b to be able to be used as a tunnel oxide film or gate oxide film, the manufacturing process is simplified. 更に、本実施の形態においては、ポリシリコン膜４３をフローティングゲート又は周辺回路のゲート電極として使用するので、製造工程がより一層の簡略化が可能である。 Further, in this embodiment, because it uses a polysilicon film 43 as the gate electrodes of the floating gate and the peripheral circuit, the manufacturing process are possible even more simple.
更にまた、本実施の形態では、第１〜第３の実施の形態と異なって素子分離膜４８ａ，４８ｂをエッチングする工程（パッド酸化膜除去工程）がないので、素子分離膜４８ａ，４８ｂに窪みが発生することがない。 Furthermore, in the present embodiment, the first to third embodiments which differ from the device isolation film 48a, since there is no step of etching (the pad oxide film removal step) of 48b, recesses isolation layer 48a, the 48b There does not occur. これにより、トランジスタ特性にハンプが発生せず、良好なトランジスタ特性が得られるという利点がある。 Thereby, the hump is not generated in the transistor characteristics, there is an advantage that good transistor characteristics can be obtained.
図２７〜図３０は本発明の第５の実施の形態の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を工程順に示す断面図である。 FIGS. 27 30 are sectional views sequentially showing the steps of producing the semiconductor device of the fifth embodiment of the present invention (flash memory). これらの図２７〜図３０において、いずれも図の左側にメモリセル形成部の断面、右側に周辺回路形成部の断面を示している。 In these FIGS. 27 30, both the memory cell forming part of the cross section on the left side of the figure shows a cross section of the peripheral circuit forming portion on the right side.
まず、図２７（ａ）に示すように、半導体基板１０の上に例えば熱酸化法によりパッド酸化膜５１を形成し、その上にＣＶＤ法により窒化シリコン膜５２を形成する。 First, as shown in FIG. 27 (a), to form a pad oxide film 51, for example by thermal oxidation on the semiconductor substrate 10, a silicon nitride film 52 by CVD thereon. 窒化シリコン膜５２に替えて酸化シリコン層と窒化シリコン層との積層構造の膜を形成してもよい。 In place of the silicon nitride film 52 film may be formed of a laminated structure of a silicon oxide layer and a silicon nitride layer.
次に、図２７（ｂ）に示すように、窒化シリコン膜５２上に、メモリセル形成部の素子分離領域に対応する部分に開口部を有するレジスト膜５３を形成する。 Next, as shown in FIG. 27 (b), on the silicon nitride film 52, a resist film 53 having an opening in a portion corresponding to the element isolation region of the memory cell forming section. そして、このレジスト膜５３をマスクとして窒化シリコン膜５２及びパッド酸化膜５１を順次エッチングした後、更に半導体基板１０をエッチングして、浅い溝（トレンチ）５４を形成する。 After this the resist film 53. The sequentially etched silicon nitride as a mask layer 52 and the pad oxide film 51, and further etching the semiconductor substrate 10 to form a shallow trench 54. その後、レジスト膜５３を除去する。 Thereafter, the resist film is removed 53.
次に、約８００℃の水素雰囲気中で熱処理を施す。 Next, heat treatment in a hydrogen atmosphere at about 800 ° C.. これにより、溝５４の上側縁部が収縮して、図２８（ａ）のように溝５４の上側縁部の半導体基板１０とパッド酸化膜５１との間に隙間が形成される。 Thus, the upper edge contraction of the groove 54, a gap is formed between the semiconductor substrate 10 and the pad oxide film 51 of the upper edge portion of the trench 54 as shown in FIG. 28 (a). なお、水素はＡｒ（アルゴン）又はＮ ２ （窒素）等のガスで希釈して使用することが好ましい。 The hydrogen is preferably used as diluted with a gas such as Ar (argon) or N 2 (nitrogen).
次に、周辺回路形成部の素子分離領域に対応する部分に開口部を有するレジスト膜（図示せず）を形成する。 Next, a resist film (not shown) having an opening in a portion corresponding to the element isolation region of the peripheral circuit forming portion. そして、このレジスト膜をマスクとして窒化シリコン膜５２をエッチングした後、レジスト膜を除去する。 Then, after etching the silicon nitride film 52 using the resist film as a mask, the resist film is removed. その後、窒化シリコン膜５２をマスクとして周辺回路形成部のパッド酸化膜５１及び半導体基板１０をエッチングして、図２８（ｂ）に示すように、浅い溝５５を形成する。 Thereafter, the pad oxide film 51 and the semiconductor substrate 10 in the peripheral circuit forming portion of the silicon nitride film 52 used as a mask by etching, as shown in FIG. 28 (b), to form a shallow groove 55.
次に、例えば温度が８５０〜１１００℃、酸素濃度が１０％の雰囲気中で熱処理を施して、図２９（ａ）に示すように、溝５４，５５の内面に、厚さが５ｎｍ以上の酸化シリコン膜５６を形成する。 Then, for example, temperature of 850 to 1100 ° C., the oxygen concentration is subjected to heat treatment in 10% of the atmosphere, as shown in FIG. 29 (a), the inner surface of the groove 54 and 55, oxide thickness is at least 5nm forming a silicon film 56.
このとき、本実施の形態では、溝５４の上側縁部に半導体基板１０が露出しているので、図２９（ａ）のように厚い酸化膜（バーズビーク）が形成されると共に、溝５４の周囲の半導体基板１０のエッジが丸みを帯びた形状となる。 In this case, in the present embodiment, since the semiconductor substrate 10 to the upper edge of the groove 54 is exposed, with a thick oxide film as shown in FIG. 29 (a) (bird's beak) is formed, around the groove 54 edge of the semiconductor substrate 10 is rounded of.
次に、図２９（ｂ）に示すように、高密度プラズマＣＶＤ法により半導体基板１０の上側全面に酸化シリコンを堆積させて酸化シリコン膜５７を形成し、溝５４．５５を酸化シリコンで埋める。 Next, as shown in FIG. 29 (b), by depositing the entire upper surface silicon oxide of the semiconductor substrate 10 to form a silicon oxide film 57 by a high-density plasma CVD method to fill the grooves 54.55 silicon oxide. その後、例えばＣＭＰ法により酸化シリコン膜５７及び窒化シリコン膜５２を研磨して表面を平坦化する。 After that, for example, to flatten the surface by polishing the silicon oxide film 57 and silicon nitride film 52 by the CMP method. この工程では各溝５４，５５内の酸化シリコンを相互に分離すればよく、窒化シリコン膜５２が完全に除去される前に研磨を終了する。 This is a step may be separated from each other silicon oxide within each groove 54 and 55, and ends the polishing before the silicon nitride film 52 is completely removed.
次に、図３０（ａ）に示すように、例えば熱燐酸を使用したウェットエッチングにより窒化シリコン膜５２を除去する。 Next, as shown in FIG. 30 (a), for example, by wet etching using hot phosphoric acid to remove the silicon nitride film 52. 以下、メモリセル形成部の溝５４内の酸化シリコンからなる膜を素子分離膜５８ａと呼び、周辺回路形成部の溝５５内の酸化シリコンからなる膜を素子分離膜５８ｂと呼ぶ。 Hereinafter, a film made of silicon oxide in the trench 54 of the memory cell forming portion is referred to as the device isolation film 58a, it referred to film of silicon oxide in the trench 55 of the peripheral circuit forming portion and the device isolation film 58b.
次に、パッド酸化膜５１をエッチングして基板１０の表面を露出させる。 Next, the pad oxide film 51 is etched to expose the surface of the substrate 10. このとき、素子分離膜５８ａ，５８ｂもエッチングされて膜厚が減少する。 At this time, the isolation layer 58a, 58b are also etched film thickness is reduced. その後、パッド酸化膜５１のエッチングにより露出した半導体基板１０の表面を熱酸化させて、図３０（ｂ）に示すように、メモリセル形成部にトンネル酸化膜５９ａを形成し、周辺回路形成部にゲート酸化膜５９ｂを形成する。 Then, the surface of the semiconductor substrate 10 exposed by etching the pad oxide film 51 by thermal oxidation as shown in FIG. 30 (b), to form a tunnel oxide film 59a in the memory cell forming portion, the peripheral circuit forming portion forming a gate oxide film 59b.
次いで、第１の実施の形態と同様に、メモリセル形成部にフローティングゲート、中間絶縁膜及びコントロールゲートを形成し、周辺回路形成部にゲート電極を形成し、更に層間絶縁膜、ビット線及びその他の配線を形成する（図１０参照）。 Then, as in the first embodiment, the floating gate in the memory cell forming portion to form an intermediate insulating film and a control gate, a gate electrode is formed in the peripheral circuit formation section, further interlayer insulating film, bit lines, and other forming a wiring (see FIG. 10). このようにして、フラッシュメモリが完成する。 In this manner, the flash memory is completed.
本実施の形態においても、メモリセル形成部では素子分離膜５７ａの上側縁部と半導体基板１０との界面の曲率が大きくなり、周辺回路形成部では素子分離膜５７ｂと半導体基板１０との界面の曲率が小さくなる。 Also in this embodiment, in the memory cell forming portion increases the interface curvature between the upper edge and the semiconductor substrate 10 of the element isolation film 57a, in the peripheral circuit formation portion of the interface between the isolation layer 57b and the semiconductor substrate 10 curvature becomes smaller. 従って、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。 Thus, also in this embodiment, it is possible to obtain the same effect as the first embodiment.
図３１〜図３４は、本発明の第６の実施の形態の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を工程順に示す断面図である。 FIGS. 31 34 are sectional views sequentially showing the steps of producing the semiconductor device of the sixth embodiment of the present invention (flash memory). これらの図３１〜図３４において、いずれも図の左側にメモリセル形成部の断面、右側に周辺回路形成部の断面を示している。 In these FIGS. 31 34, both the memory cell forming part of the cross section on the left side of the figure shows a cross section of the peripheral circuit forming portion on the right side.
まず、図３１（ａ）に示すように、半導体基板１０の上に例えば熱酸化法によりパッド酸化膜６１を形成し、その上にＣＶＤ法により窒化シリコン膜６２を形成する。 First, as shown in FIG. 31 (a), a pad oxide film 61 is formed, for example by thermal oxidation on the semiconductor substrate 10, a silicon nitride film 62 by CVD thereon.
次に、図３１（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ法により、メモリセル形成部の窒化シリコン膜６２をパターニングし、更にパッド酸化膜６１及び半導体基板１０をエッチングして、浅い溝６３を形成する。 Next, as shown in FIG. 31 (b), by photolithography, patterning the silicon nitride film 62 in the memory cell forming portion and further etching the pad oxide film 61 and the semiconductor substrate 10, shallow grooves 63 formed to.
次に、図３２（ａ）に示すように、例えば温度が８５０〜１１００℃、酸素濃度が１０％の雰囲気中で熱処理を施し、溝６３の内面に厚さが５ｎｍ以上の酸化シリコン膜６４を形成する。 Next, as shown in FIG. 32 (a), for example, temperature of 850 to 1100 ° C., the oxygen concentration is subjected to heat treatment in 10% of the atmosphere, the silicon oxide film 64 thickness is at least 5nm on the inner surface of the groove 63 Form.
次に、図３２（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ法により周辺回路形成部の窒化シリコン膜６２をパターニングし、更にパッド酸化膜６１及び半導体基板１０をエッチングして、浅い溝６５を形成する。 Next, as shown in FIG. 32 (b), patterning the silicon nitride film 62 in the peripheral circuit forming portion by photolithography, further pad oxide film 61 and the semiconductor substrate 10 is etched to form a shallow groove 65 .
次に、図３３（ａ）に示すように、例えば温度が８５０〜１１００℃、酸素濃度が１０％の雰囲気中で熱処理を施し、溝６５の内面に厚さが５ｎｍ以上の酸化シリコン膜６６を形成する。 Next, as shown in FIG. 33 (a), for example, temperature of 850 to 1100 ° C., the oxygen concentration subjected to heat treatment in 10% of the atmosphere, the silicon oxide film 66 thickness is at least 5nm on the inner surface of the groove 65 Form.
このとき、メモリセル領域の溝６３の上側縁部は酸化シリコン膜６４の形成時に既に酸化されて丸みをもった形状になっているため、酸素供給量が比較的多く、膜厚の厚い酸化膜（バーズビーク）が形成されると共に、溝６３の周囲の半導体基板１０のエッジの曲率が大きくなる。 At this time, since the upper edge portion of the trench 63 of the memory cell area is in a shape having a rounded already been oxidized during the formation of the silicon oxide film 64, the oxygen supply amount is relatively large, the thickness of thick oxide film with (bird's beak) is formed, the curvature of the edge of the semiconductor substrate 10 around the trench 63 increases.
次に、図３３（ｂ）に示すように、高密度プラズマＣＶＤ法により半導体基板１０の上側全面に酸化シリコンを堆積させて酸化シリコン膜６７を形成し、溝６３，６５を酸化シリコンで埋める。 Next, as shown in FIG. 33 (b), by depositing the entire upper surface silicon oxide of the semiconductor substrate 10 to form a silicon oxide film 67 by a high-density plasma CVD method to fill the grooves 63 and 65 of silicon oxide. その後、例えばＣＭＰ法により酸化シリコン膜６７及び窒化シリコン膜６２を研磨して表面を平坦化する。 Then, for example, to planarize the surface by polishing the silicon oxide film 67 and the silicon nitride film 62 by the CMP method. この工程では各溝６３，６５内の酸化シリコンを相互に分離すればよく、窒化シリコン膜６２が完全に除去される前に研磨を終了する。 This is a step may be separated from each other silicon oxide within each groove 63, 65 terminates the polishing before the silicon nitride film 62 is completely removed.
次に、図３４（ａ）に示すように、例えば熱燐酸を使用したウェットエッチングにより窒化シリコン膜６２を除去する。 Next, as shown in FIG. 34 (a), to remove the silicon nitride film 62 by wet etching using for example hot phosphoric acid. 以下、メモリセル形成部の溝６３内の酸化シリコンからなる膜を素子分離膜６８ａと呼び、周辺回路形成部の溝６５内の酸化シリコンからなる膜を素子分離膜６８ｂと呼ぶ。 Hereinafter, a film made of silicon oxide in the trench 63 of the memory cell forming portion is referred to as the device isolation film 68a, it referred to film of silicon oxide in the trench 65 of the peripheral circuit forming portion and the device isolation film 68b.
次に、パッド酸化膜６１をエッチングして基板１０の表面を露出させる。 Next, the pad oxide film 61 is etched to expose the surface of the substrate 10. このとき、素子分離膜６８ａ，６８ｂもエッチングされて膜厚が減少する。 At this time, the isolation layer 68a, 68b are also etched film thickness is reduced. その後、パッド酸化膜６１のエッチングにより露出した半導体基板１０の表面を熱酸化させて、図３４（ｂ）に示すように、メモリセル形成部にトンネル酸化膜６９ａを形成し、周辺回路形成部にゲート酸化膜６９ｂを形成する。 Then, the surface of the semiconductor substrate 10 exposed by etching the pad oxide film 61 by thermal oxidation as shown in FIG. 34 (b), to form a tunnel oxide film 69a in the memory cell forming portion, the peripheral circuit forming portion forming a gate oxide film 69b.
次いで、第１の実施の形態と同様に、メモリセル形成部にフローティングゲート、中間絶縁膜及びコントロールゲートを形成し、周辺回路形成部にゲート電極を形成し、更に層間絶縁膜、ビット線及びその他の配線を形成する（図１０参照）。 Then, as in the first embodiment, the floating gate in the memory cell forming portion to form an intermediate insulating film and a control gate, a gate electrode is formed in the peripheral circuit formation section, further interlayer insulating film, bit lines, and other forming a wiring (see FIG. 10). このようにしてフラッシュメモリが完成する。 Thus, flash memory is completed.
本実施の形態においては、メモリセル形成部の溝６３の壁面を２回熱酸化させることにより、溝６３の周囲の半導体基板１０のエッジの曲率を大きくしている。 In this embodiment, by a wall twice thermal oxidation of the trench 63 of the memory cell forming portion, and increasing the curvature of the edge of the semiconductor substrate 10 around the trench 63. これにより、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。 Thus, it is possible to obtain the same effect as the first embodiment.
本実施の形態において、溝６４の内面に酸化シリコン膜６４を形成した後、この酸化シリコン膜６４を除去してもよい。 In this embodiment, after forming a silicon oxide film 64 on the inner surface of the groove 64, may be removed silicon oxide film 64. これにより、酸化シリコン膜６７を形成する際に、溝６４への酸化シリコンの埋め込みが容易になると共に、酸化シリコン膜６６を形成する際に溝６４の上側縁部の曲率をより大きくすることができる。 Thus, when forming the silicon oxide film 67, making it possible to facilitate the embedding of the silicon oxide to the groove 64, is possible to increase the curvature of the upper edge portion of the trench 64 when forming the silicon oxide film 66 it can.
なお、上記した第１〜第６の実施の形態はいずれも本発明をフラッシュメモリの製造方法に適用した場合について説明したが、これにより本発明の適用範囲がフラッシュメモリ及びその製造方法に限定されるものではない。 Note that both first to sixth embodiments described above has been described for the case of applying the present invention to the manufacturing method of the flash memory, the scope of the present invention is not limited to a flash memory and a manufacturing method thereof thereby not shall. 本発明は、高い電圧で動作するトランジスタと低い電圧で動作するトランジスタとが同一の半導体基板に形成された種々の半導体装置及びその製造方法に適用することができる。 The present invention can be applied to various semiconductor device and a manufacturing method thereof and a transistor formed on the same semiconductor substrate which operates a transistor and a low voltage operates at a high voltage.
（付記１）半導体基板の第１の領域に形成された複数の第１の素子と、前記第１の領域の前記第１の素子間に形成された第１の溝と、前記第１の溝を埋める絶縁材料により構成された第１の素子分離膜と、前記半導体基板の第２の領域に形成されて前記第１の素子よりも高い電圧が供給される複数の第２の素子と、前記第２の領域の前記第２の素子間に形成された第２の溝と、前記第２の溝を埋める絶縁材料により構成された第２の素子分離膜とを有し、前記第２の素子分離膜の上側縁部と前記半導体基板との界面の曲率が、前記第１の素子分離膜の上側縁部と前記半導体基板との界面の曲率よりも大きいことを特徴とする半導体装置。 (Supplementary Note 1) and a plurality of first elements formed in a first region of a semiconductor substrate, a first groove formed between said first element of said first region, said first groove a first isolation film made of an insulating material to fill, and a plurality of second elements is high voltage is supplied than the second is formed in the region in the first element of the semiconductor substrate, wherein and a second groove formed between the second element of the second region, and a second isolation layer formed of an insulating material filling the second trench, the second element the semiconductor device interface curvature between the upper edge and the semiconductor substrate, characterized in that the upper edge of the first isolation layer wherein greater than the curvature of the interface between the semiconductor substrate of the separation membrane.
（付記２）前記第２の素子が、不揮発性半導体メモリのメモリセルであることを特徴とする付記１に記載の半導体装置。 (Supplementary Note 2) the second element, the semiconductor device according to Appendix 1, which is a memory cell of a nonvolatile semiconductor memory.
（付記３）前記第１の素子が、ＭＯＳトランジスタであることを特徴とする付記２に記載の半導体装置。 (Supplementary Note 3) The first element, the semiconductor device according to Appendix 2, which is a MOS transistor.
（付記４）半導体基板の第１の領域に複数の第１の溝を形成し、第２の領域に複数の第２の溝を形成する工程と、前記第２の溝の上側縁部の曲率を大きくする工程と、前記第１及び第２の溝を絶縁材料で埋める工程と、前記第１の領域に第１の素子を形成し、前記第２の領域に前記第１の素子よりも高い電圧が供給される第２の素子を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 (Supplementary Note 4) forming a first first in the region of the plurality of grooves in the semiconductor substrate, forming a plurality of second trenches in a second region, the curvature of the upper edge of the second groove a step of increasing a step of filling the first and second grooves with an insulating material, a first element formed in the first region, higher than the first element to the second region the method of manufacturing a semiconductor device characterized by a step of forming a second element to which a voltage is supplied.
（付記５）前記第１の素子がＭＯＳトランジスタであり、前記第２の素子が不揮発性半導体メモリのメモリセルであることを特徴とする付記４に記載の半導体装置。 (Supplementary Note 5) The first element is the MOS transistor, the semiconductor device according to Note 4, wherein the second element is characterized by a memory cell of a nonvolatile semiconductor memory.
（付記６）半導体基板の第１及び第２の領域に第１の絶縁膜を形成する工程と、前記第１の絶縁膜の上に前記第１の絶縁膜と異なる材料で第２の絶縁膜を形成する工程と、前記第２の絶縁膜をパターニングする工程と、前記第２の絶縁膜をマスクとして前記第１の絶縁膜及び前記半導体基板をエッチングし、前記半導体基板の前記第１の領域に第１の溝を形成し、前記第２の領域に第２の溝を形成する工程と、前記第２の領域の前記第１の絶縁膜のみをサイドエッチングする工程と、前記第１及び第２の溝の内面を酸化する工程と、前記第１及び第２の溝内に絶縁材料を埋めて第１の素子分離膜及び第２の素子分離膜を形成する工程と、前記第２の絶縁膜を除去する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 (Supplementary Note 6) forming a first insulating film on the first and second regions of the semiconductor substrate, a second insulating film of a different material from the first insulating film on the first insulating film forming a, and patterning the second insulating film, said second insulating film by etching the first insulating film and the semiconductor substrate as a mask, the first region of the semiconductor substrate a first groove is formed in a step of forming a second groove in the second region, the steps of side etching only said first insulating film in the second region, the first and second and a step of oxidizing the inner surface of the second groove, and forming the first and second first filling the insulating material into the groove of the isolation layer and the second isolation layer, the second insulating method of manufacturing a semiconductor device characterized by a step of removing the film.
（付記７）前記第１の絶縁膜を酸化シリコンにより形成し、前記第２の絶縁膜を窒化シリコンにより形成することを特徴とする付記６に記載の半導体装置の製造方法。 (Supplementary Note 7) The first insulating film is formed of silicon oxide, a method of manufacturing a semiconductor device according to note 6, wherein the forming the second insulating film of silicon nitride.
（付記８）前記第２の絶縁膜を除去する工程の後に、前記第１及び第２の領域の前記第１の絶縁膜を除去する工程と、前記第１の領域の前記第１の溝間に第３の絶縁膜を形成し、第２の領域の前記第２の溝間に第４の絶縁膜を形成する工程とを有することを特徴とする付記６に記載の半導体装置の製造方法。 After (Note 8) removing the second insulating film, and removing the first insulating film of said first and second region, between said first groove of said first region the third insulating film is formed, a method of manufacturing a semiconductor device according to note 6, characterized in that a step of forming a fourth insulating film between the second groove in the second region.
（付記９）更に、前記第１の領域にＭＯＳトランジスタを形成し、前記第２の領域にメモリセルを形成する工程を有することを特徴とする付記８に記載の半導体装置の製造方法。 (Supplementary Note 9) In addition, the the first region to form a MOS transistor, a method of manufacturing a semiconductor device according to Note 8, characterized in that it comprises a step of forming a memory cell in said second region.
（付記１０）半導体基板の第１の領域に第１の絶縁膜を形成し、第２の領域に前記第１の絶縁膜と同一の絶縁材料で前記第１の絶縁膜よりも膜厚が大きい第２の絶縁膜を形成する工程と、前記第１及び第２の絶縁膜の上に前記第１及び第２の絶縁膜と異なる絶縁材料で第３の絶縁膜を形成する工程と、前記第３の絶縁膜をパターニングする工程と、前記第３の絶縁膜をマスクとして前記第１及び第２の絶縁膜並びに前記半導体基板をエッチングし、前記第１の領域に第１の溝を形成し、第２の領域に第２の溝を形成する工程と、前記第１及び第２の溝の内面を酸化する工程と、前記第１及び第２の溝内に絶縁材料を埋めて第１の素子分離膜及び第２の素子分離膜を形成する工程と、前記第２の絶縁膜を除去する工程とを有することを特徴とす (Supplementary Note 10) forming a first insulating film on the first region of the semiconductor substrate, the film thickness is greater than said first insulating film in the same insulating materials as the first insulating film in the second region forming a second insulating film, and forming a third insulating film with a different insulating material as the first and second insulating film on the first and second insulating films, the first a step of patterning the third insulating film, etching the first and second insulating film and said semiconductor substrate to said third insulating film as a mask, the first groove formed in the first region, forming a second groove in the second region, the first and the step of oxidizing the inner surface of the second groove, said first and second first element filling the insulating material into the groove to forming a separation layer and a second isolation layer, characterized by a step of removing the second insulating film 半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device.
（付記１１）前記第１及び第２の絶縁膜を酸化シリコンにより形成し、前記第３の絶縁膜を窒化シリコンにより形成することを特徴とする付記１０に記載の半導体装置の製造方法。 (Supplementary Note 11) The first and second insulating film is formed of silicon oxide, a method of manufacturing a semiconductor device according to Note 10, characterized in that said third insulating film is formed of silicon nitride.
（付記１２）更に、前記第１の領域にＭＯＳトランジスタを形成し、前記第２の領域にメモリセルを形成する工程を有することを特徴とする付記１０に記載の半導体装置の製造方法。 (Supplementary Note 12) In addition, the the first region to form a MOS transistor, a method of manufacturing a semiconductor device according to Note 10, further comprising a step of forming a memory cell in said second region.
（付記１３）半導体基板の第１及び第２の領域に第１の絶縁膜を形成する工程と、前記第１の絶縁膜上に前記第１の絶縁膜と異なる絶縁材料で第２の絶縁膜を形成する工程と、前記第２の絶縁膜の上にレジスト膜を形成し、前記第１の領域のレジスト膜をパターニングする工程と、前記レジスト膜をマスクとして前記第２の領域の前記第２の絶縁膜、前記第１の絶縁膜及び前記半導体基板をエッチングし、前記レジスト膜の開口部よりも狭い幅の第１の溝を形成する工程と、前記レジスト膜を除去する工程と、前記第１の領域の前記第２の絶縁膜をパターニングする工程と、前記第１の領域の前記第２の絶縁膜をマスクとして前記第１の絶縁膜及び前記半導体基板をエッチングし、前記第１の領域の前記第２の絶縁膜の開口部と同じ幅の第２ (Supplementary Note 13) forming a first insulating film on the first and second regions of the semiconductor substrate, the first of the upper insulating film a first insulating film different from the insulating material in the second insulation film forming a second insulating film a resist film is formed on the a step of patterning the resist film in the first region, the resist film and the second of said second region as a mask the insulating film, a step of the first insulating film and the semiconductor substrate is etched to form a first groove of a width smaller than the opening of the resist film, a step of removing the resist film, the first patterning the second insulating film 1 region, etching the first insulating film and the semiconductor substrate of the second insulating layer of the first region as a mask, the first region the second of the same width as the opening of the second insulating film 溝を形成する工程と、前記第１及び第２の溝の内面を酸化する工程と、前記第１及び第２の溝内に絶縁材料を埋めて第１の素子分離膜及び第２の素子分離膜を形成する工程と、前記第２の絶縁膜を除去する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a groove, a step of oxidizing the inner surface of said first and second grooves, the first isolation layer and the second isolation filling the insulating material into the first and second groove the method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that it comprises a step of forming a film, and removing the second insulating film.
（付記１４）前記第１の絶縁膜を酸化シリコンにより形成し、前記第２の絶縁膜を窒化シリコンにより形成することを特徴とする付記１３に記載の半導体装置の製造方法。 (Supplementary Note 14) said first insulating film is formed of silicon oxide, a method of manufacturing a semiconductor device according to Note 13, wherein the forming the second insulating film of silicon nitride.
（付記１５）更に、前記第１の領域にＭＯＳトランジスタを形成し、前記第２の領域にメモリセルを形成する工程を有することを特徴とする付記１３に記載の半導体装置の製造方法。 (Supplementary Note 15) In addition, the the first region to form a MOS transistor, a method of manufacturing a semiconductor device according to Note 13, further comprising a step of forming a memory cell in said second region.
（付記１６）半導体基板の第１の領域に第１の絶縁膜を形成し、第２の領域に前記第１の絶縁膜と同一絶縁材料で前記第１の絶縁膜よりも膜厚が大きい第２の絶縁膜を形成する工程と、前記第１及び第２の絶縁膜の上に半導体膜を形成する工程と、前記半導体膜の上に前記第１及び第２の絶縁膜と異なる絶縁材料で第３の絶縁膜を形成する工程と、前記第３の絶縁膜をパターニングする工程と、前記第３の絶縁膜をマスクとして前記半導体膜、前記第１及び第２の絶縁膜並びに前記半導体基板をエッチングし、前記第１の領域に第１の溝を形成し、前記第２の領域に第２の溝を形成する工程と、前記第１及び第２の溝の内面を酸化する工程と、前記第１及び第２の溝内に絶縁材料を埋めて第１の素子分離膜及び第２の素子分離膜を形成する工 (Note 16) forming a first insulating film on the first region of the semiconductor substrate, the film thickness than the at the second region the first insulating film and the same insulating material first insulating film is large forming a second insulating film, forming a semiconductor film on the first and second insulating films, a different insulating material as the first and second insulating film on the semiconductor film forming a third insulating film, and patterning the third insulating film, the semiconductor film using the third insulating film as a mask, the first and second insulating film and said semiconductor substrate etched, the first groove formed in the first region, and forming a second groove in the second region, the step of oxidizing the inner surface of said first and second grooves, said Engineering of forming the first and second first isolation layer by filling insulating material in the groove and the second isolation layer とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device characterized by having and.
（付記１７）前記第１及び第２の絶縁膜を酸化シリコンにより形成し、前記第３の絶縁膜を窒化シリコンにより形成することを特徴とする付記１６に記載の半導体装置の製造方法。 (Supplementary Note 17) The first and second insulating film is formed of silicon oxide, a method of manufacturing a semiconductor device according to Note 16, wherein the forming the third insulating film of silicon nitride.
（付記１８）更に、前記第１の領域にＭＯＳトランジスタを形成し、前記第２の領域にメモリセルを形成する工程を有することを特徴とする付記１６に記載の半導体装置の製造方法。 (Supplementary Note 18) In addition, the the first region to form a MOS transistor, a method of manufacturing a semiconductor device according to Note 16, characterized in that it comprises a step of forming a memory cell in said second region.
（付記１９）前記半導体膜を利用して前記ＭＯＳトランジスタ及び前記メモリセルの少なくとも一方のゲート電極を形成する工程とを有することを特徴とする付記１６に記載の半導体装置の製造方法。 (Supplementary Note 19) A method of manufacturing a semiconductor device according to Note 16, characterized in that a step of forming at least one gate electrode of the semiconductor layer said MOS transistor and the memory cell using the.
（付記２０）半導体基板の第１及び第２の領域に第１の絶縁膜を形成する工程と、前記第１の絶縁膜上に前記第１の絶縁膜と異なる絶縁材料で第２の絶縁膜を形成する工程と、前記第２の領域の前記第２の絶縁膜、前記第１の絶縁膜及び前記半導体基板をエッチングして第１の溝を形成する工程と、水素雰囲気中で熱処理を施して前記第１の溝の上側縁部と前記第１の絶縁膜との間に隙間を形成する工程と、前記第１の領域の前記第２の絶縁膜、前記第１の絶縁膜及び前記半導体基板をエッチングして第２の溝を形成する工程と、前記第１及び第２の溝の内面を酸化する工程と、前記第１及び第２の溝内に絶縁材料を埋めて第１の素子分離膜及び第２の素子分離膜を形成する工程と、前記第２の絶縁膜を除去する工程とを有することを特徴と (Supplementary Note 20) forming a first insulating film on the first and second regions of the semiconductor substrate, the first of the upper insulating film a first insulating film different from the insulating material in the second insulating film and forming said second insulating film in the second region, forming a first insulating film and the first groove the semiconductor substrate is etched, the heat treatment in a hydrogen atmosphere subjected to forming a gap between the first insulating film and the upper edge of the first groove Te, the second insulating film of said first region, said first insulating film and the semiconductor forming a second groove substrate by etching, the first and the step of oxidizing the inner surface of the second groove, the first and the second of the first element to fill the insulating material in the groove and characterized by comprising a step of forming a separation layer and a second isolation layer, and removing the second insulating film る半導体装置の製造方法。 Method of manufacturing a semiconductor device that.
（付記２１）前記第１の絶縁膜を酸化シリコンにより形成し、前記第２の絶縁膜を窒化シリコンにより形成することを特徴とする付記２０に記載の半導体装置の製造方法。 (Supplementary Note 21) said first insulating film is formed of silicon oxide, a method of manufacturing a semiconductor device according to note 20, wherein forming said second insulating film of silicon nitride.
（付記２２）更に、前記第１の領域にＭＯＳトランジスタを形成し、前記第２の領域にメモリセルを形成する工程を有することを特徴とする付記２０に記載の半導体装置の製造方法。 (Attachment 22) Further, the to first area forms the MOS transistors, the manufacturing method of the semiconductor device according to Note 20 further comprising a step of forming a memory cell to said second region.
（付記２３）半導体基板の第１及び第２の領域に第１の絶縁膜を形成する工程と、前記第１の絶縁膜の上に前記第１の絶縁膜と異なる絶縁材料で第２の絶縁膜を形成する工程と、前記第２の領域の前記第２の絶縁膜、前記第１の絶縁膜及び前記半導体基板をエッチングして第１の溝を形成する工程と、前記第１の溝の面を酸化する工程と、前記第１の領域の前記第２の絶縁膜、前記第１の絶縁膜及び前記半導体基板をエッチングして第２の溝を形成する工程と、前記第２の溝の内面を酸化するとともに前記第１の溝の内面を更に酸化して、前記第１の溝の上側縁部と前記半導体基板との界面の曲率を前記第２の溝の上側縁部と前記半導体基板との界面の曲率よりも大きくする工程と、前記第１及び第２の溝内に絶縁材料を埋めて第１の素子分 (Supplementary Note 23) forming a first insulating film on the first and second regions of the semiconductor substrate, the insulating material different from that of the first insulating film with a second insulating on the first insulating film forming a film, said second insulating film in the second region, forming a first insulating film and the first groove the semiconductor substrate by etching, the first groove a step of oxidizing the surface, said second insulating film in the first region, and forming a second groove of said first insulating film and the semiconductor substrate is etched, the second groove further oxidizing the inner surface of the first groove with oxidizing the inner surface, the said upper edge of the first top edge portion and the semiconductor substrate and the second groove curvature of the interface between the groove the semiconductor substrate a step of larger than the curvature of the interface between the first element worth filling the insulating material into the first and second in the groove 膜及び第２の素子分離膜を形成する工程と、前記第２の絶縁膜を除去する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that it comprises a step of forming a film and the second isolation layer, and removing the second insulating film.
（付記２４）前記第１の絶縁膜を酸化シリコンにより形成し、前記第２の絶縁膜を窒化シリコンにより形成することを特徴とする付記２３に記載の半導体装置の製造方法。 (Supplementary Note 24) said first insulating film is formed of silicon oxide, a method of manufacturing a semiconductor device according to Note 23, wherein the forming the second insulating film of silicon nitride.
（付記２５）更に、前記第１の領域にＭＯＳトランジスタを形成し、前記第２の領域にメモリセルを形成する工程を有することを特徴とする付記２３に記載の半導体装置の製造方法。 (Supplementary Note 25) In addition, the the first region to form a MOS transistor, a method of manufacturing a semiconductor device according to Note 23, further comprising a step of forming a memory cell in said second region.
以上説明したように、本発明によれば、不揮発性半導体装置のメモリセルのように高い電圧が供給される素子が形成された領域の素子分離膜の上側縁部と半導体基板との界面の曲率を、ＭＯＳトランジスタのように低い電圧で動作する素子が形成された領域の素子分離膜の上側縁部と半導体基板との界面の曲率よりも大きくしているので、メモリセル等の特性及び信頼性が向上すると共に、半導体装置の高集積化が達成されるという効果を奏する。 As described above, according to the present invention, the curvature of the interface between the upper edge and the semiconductor substrate of the nonvolatile semiconductor device isolation film in the region formed with devices to high voltage is supplied to the memory cells of the, since the greater than the interface curvature of the upper edge and the semiconductor substrate of low voltage isolation layer device operated is formed region as MOS transistors, characteristics and reliability of such memory cells There is improved and an effect that high integration of the semiconductor device can be achieved.
【図１】図１は従来の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を示す断面図（その１）である。 FIG. 1 is a conventional semiconductor device sectional views showing a manufacturing method of the (flash memory) (Part 1).
【図２】図２は従来の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を示す断面図（その２）である。 Figure 2 is a conventional semiconductor device sectional views showing a manufacturing method of the (flash memory) (Part 2).
【図３】図３は従来の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を示す断面図（その３）である。 Figure 3 is a conventional semiconductor device sectional views showing a manufacturing method of the (flash memory) (Part 3).
【図４】図４は従来の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を示す断面図（その４）である。 Figure 4 is a conventional semiconductor device sectional views showing a manufacturing method of the (flash memory) (Part 4).
【図５】図５は、素子分離膜の上側縁部の形状を拡大して示す図である。 Figure 5 is an enlarged view showing the shape of the upper edge of the device isolation film.
【図６】図６は本発明の第１の実施の形態の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を示す断面図（その１）である。 Figure 6 is a semiconductor device of the first embodiment of the present invention cross-sectional views showing a manufacturing method of the (flash memory) (Part 1).
【図７】図７は本発明の第１の実施の形態の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を示す断面図（その２）である。 Figure 7 is a semiconductor device of the first embodiment of the present invention cross-sectional views showing a manufacturing method of the (flash memory) (Part 2).
【図８】図８は本発明の第１の実施の形態の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を示す断面図（その３）である。 Figure 8 is a semiconductor device of the first embodiment of the present invention cross-sectional views showing a manufacturing method of the (flash memory) (part 3).
【図９】図９は本発明の第１の実施の形態の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を示す断面図（その４）である。 Figure 9 is a semiconductor device of the first embodiment of the present invention cross-sectional views showing a manufacturing method of the (flash memory) (Part 4).
【図１０】図１０は本発明の第１の実施の形態の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を示す断面図（その５）である。 Figure 10 is a semiconductor device of the first embodiment of the present invention cross-sectional views showing a manufacturing method of the (flash memory) (Part 5).
【図１１】図１１（ａ）は、第１の実施の形態の半導体装置のメモリセル形成部の溝の上側縁部を拡大して示す図であり、図１１（ｂ）は周辺回路形成部の溝の上側縁部を拡大して示す図である。 [11] FIG. 11 (a) is an enlarged view showing the upper edge portion of the trench of the memory cell forming part of a semiconductor device of the first embodiment, FIG. 11 (b) peripheral circuits forming part is an enlarged view showing an upper edge of the groove of the.
【図１２】図１２は、本発明の第２の実施の形態の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を示す断面図（その１）である。 Figure 12 is a semiconductor device of the second embodiment of the present invention cross-sectional views showing a manufacturing method of the (flash memory) (Part 1).
【図１３】図１３は、本発明の第２の実施の形態の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を示す断面図（その２）である。 Figure 13 is a semiconductor device of the second embodiment of the present invention cross-sectional views showing a manufacturing method of the (flash memory) (Part 2).
【図１４】図１４は、本発明の第２の実施の形態の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を示す断面図（その３）である。 Figure 14 is a semiconductor device of the second embodiment of the present invention cross-sectional views showing a manufacturing method of the (flash memory) (Part 3).
【図１５】図１５は、本発明の第２の実施の形態の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を示す断面図（その４）である。 Figure 15 is a semiconductor device of the second embodiment of the present invention cross-sectional views showing a manufacturing method of the (flash memory) (Part 4).
【図１６】図１６は、本発明の第２の実施の形態の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を示す断面図（その５）である。 Figure 16 is a semiconductor device of the second embodiment of the present invention cross-sectional views showing a manufacturing method of (flash memory) (Part 5).
【図１７】図１７は、本発明の第３の実施の形態の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を示す断面図（その１）である。 Figure 17 is a semiconductor device of the third embodiment of the present invention cross-sectional views showing a manufacturing method of the (flash memory) (Part 1).
【図１８】図１８は、本発明の第３の実施の形態の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を示す断面図（その２）である。 Figure 18 is a semiconductor device of the third embodiment of the present invention cross-sectional views showing a manufacturing method of the (flash memory) (Part 2).
【図１９】図１９は、本発明の第３の実施の形態の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を示す断面図（その３）である。 Figure 19 is a semiconductor device of the third embodiment of the present invention cross-sectional views showing a manufacturing method of the (flash memory) (Part 3).
【図２０】図２０は、本発明の第３の実施の形態の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を示す断面図（その４）である。 Figure 20 is a semiconductor device of the third embodiment of the present invention cross-sectional views showing a manufacturing method of the (flash memory) (Part 4).
【図２１】図２１は、本発明の第４の実施の形態の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を示す断面図（その１）である。 Figure 21 is a semiconductor device of the fourth embodiment of the present invention cross-sectional views showing a manufacturing method of the (flash memory) (Part 1).
【図２２】図２２は、本発明の第４の実施の形態の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を示す断面図（その２）である。 Figure 22 is a semiconductor device of the fourth embodiment of the present invention cross-sectional views showing a manufacturing method of the (flash memory) (Part 2).
【図２３】図２３は、本発明の第４の実施の形態の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を示す断面図（その３）である。 Figure 23 is a semiconductor device of the fourth embodiment of the present invention cross-sectional views showing a manufacturing method of the (flash memory) (Part 3).
【図２４】図２４は、本発明の第４の実施の形態の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を示す断面図（その４）である。 Figure 24 is a semiconductor device of the fourth embodiment of the present invention cross-sectional views showing a manufacturing method of the (flash memory) (Part 4).
【図２５】図２５は、本発明の第４の実施の形態の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を示す断面図（その５）である。 Figure 25 is a semiconductor device of the fourth embodiment of the present invention cross-sectional views showing a manufacturing method of the (flash memory) (Part 5).
【図２６】図２６（ａ）は第４の実施の形態の半導体装置のメモリセル形成部の素子分離膜の上側縁部の形状を拡大して示す図、図２６（ｂ）は周辺回路形成部の素子分離膜の上側縁部の形状を拡大して示す図である。 [26] Figure 26 (a) is an enlarged view showing the shape of the upper edge of the fourth embodiment of the memory cell forming portion of the isolation layer of a semiconductor device, FIG. 26 (b) is a peripheral circuit formation is an enlarged view showing the shape of the upper edge of the device isolation film parts.
【図２７】図２７は本発明の第５の実施の形態の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を示す断面図（その１）である。 Figure 27 is a semiconductor device of the fifth embodiment of the present invention cross-sectional views showing a manufacturing method of the (flash memory) (Part 1).
【図２８】図２８は本発明の第５の実施の形態の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を示す断面図（その２）である。 Figure 28 is a semiconductor device of the fifth embodiment of the present invention cross-sectional views showing a manufacturing method of the (flash memory) (Part 2).
【図２９】図２９は本発明の第５の実施の形態の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を示す断面図（その３）である。 Figure 29 is a semiconductor device of the fifth embodiment of the present invention cross-sectional views showing a manufacturing method of the (flash memory) (Part 3).
【図３０】図３０は本発明の第５の実施の形態の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を示す断面図（その４）である。 Figure 30 is a semiconductor device of the fifth embodiment of the present invention cross-sectional views showing a manufacturing method of the (flash memory) (Part 4).
【図３１】図３１は、本発明の第６の実施の形態の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を示す断面図（その１）である。 Figure 31 is a semiconductor device of the sixth embodiment of the present invention cross-sectional views showing a manufacturing method of the (flash memory) (Part 1).
【図３２】図３２は、本発明の第６の実施の形態の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を示す断面図（その２）である。 Figure 32 is a semiconductor device of the sixth embodiment of the present invention sectional views showing a manufacturing method of the (flash memory) (Part 2).
【図３３】図３３は、本発明の第６の実施の形態の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を示す断面図（その３）である。 Figure 33 is a semiconductor device of the sixth embodiment of the present invention cross-sectional views showing a manufacturing method of the (flash memory) (Part 3).
【図３４】図３４は、本発明の第６の実施の形態の半導体装置（フラッシュメモリ）の製造方法を示す断面図（その４）である。 Figure 34 is a semiconductor device of the sixth embodiment of the present invention cross-sectional views showing a manufacturing method of the (flash memory) (Part 4).
【符号の説明】 Description of the sign]
１０，１００…半導体基板、 10,100 ... semiconductor substrate,
１１、２１，２２ａ，２２ｂ，３１，４１，４２ａ，４２ｂ，５１，６１，１０１…パッド酸化膜、 11,21,22a, 22b, 31,41,42a, 42b, 51,61,101 ... pad oxide film,
１２，２３，３２，４４，５２，６２，１０２…窒化シリコン膜、 12,23,32,44,52,62,102 ... silicon nitride film,
１３ａ，１３ｂ，２４ａ，２４ｂ，３４，３５，４５ａ，４５ｂ，５４，５５，６３，６５，１０３ａ，１０３ｂ…溝（トレンチ）、 13a, 13b, 24a, 24b, 34,35,45a, 45b, 54,55,63,65,103a, 103b ... trenches,
１５，２５，２６，３６，３７，４６，４７，５６，５７，６４，６６，６７，１０５…酸化シリコン膜、 15,25,26,36,37,46,47,56,57,64,66,67,105 ... silicon oxide film,
１６ａ，１６ｂ，２７ａ，２７ｂ，３８ａ，３８ｂ，４８ａ，４８ｂ，５８ａ，５８ｂ，６８ａ，６８ｂ，１０６ａ，１０６ｂ…素子分離膜、 16a, 16b, 27a, 27b, 38a, 38b, 48a, 48b, 58a, 58b, 68a, 68b, 106a, 106b ... isolation layer,
１７ａ，２８ａ，３９ａ，５９ａ，６９ａ，１０７ａ…トンネル酸化膜、 17a, 28a, 39a, 59a, 69a, 107a ... tunnel oxide film,
１７ｂ，２８ｂ，３９ｂ，５９ｂ，６９ｂ，１０７ｂ…ゲート酸化膜、 17b, 28b, 39b, 59b, 69b, 107b ... gate oxide film,
１８，１０８ａ…フローティングゲート、 18,108a ... floating gate,
１９，１０９…中間絶縁膜、 19,109 ... the intermediate insulating film,
２０ａ，１１０ａ…コントロールゲート、 20a, 110a ... control gate,
２０ｂ，１１０ｂ…ゲート電極、 20b, 110b ... gate electrode,
２１，１１１…層間絶縁膜、 21,111 ... the interlayer insulating film,
２２ａ，１１２ａ…ビット線、 22a, 112a ... the bit line,
２２ｂ，１１２ｂ…配線、 22b, 112b ... wiring,
３３，５３…レジスト膜、 33, 53 ... resist film,
４３…ポリシリコン膜。 43 ... polysilicon film.
半導体基板の第１の領域に形成された複数の第１の素子と、 A plurality of first elements formed in a first region of a semiconductor substrate,
前記第１の領域の前記第１の素子間に形成された第１の溝と、 A first groove formed between said first element of said first region,
前記第１の溝を埋める絶縁材料により構成された第１の素子分離膜と、 A first isolation film made of an insulating material filling the first grooves,
前記半導体基板の第２の領域に形成されて前記第１の素子よりも高い電圧が供給される複数の第２の素子と、 A plurality of second elements is high voltage is supplied than the second is formed in the region in the first element of the semiconductor substrate,
前記第２の領域の前記第２の素子間に形成された第２の溝と、 A second groove which is formed between said second element of said second region,
前記第２の溝を埋める絶縁材料により構成された第２の素子分離膜とを有し、 And a second isolation film made of an insulating material filling the second trench,
前記第２の素子分離膜の上側縁部と前記半導体基板との界面の曲率が、前記第１の素子分離膜の上側縁部と前記半導体基板との界面の曲率よりも大きいことを特徴とする半導体装置。 Curvature of the interface between the upper edge and the semiconductor substrate of the second isolation layer, characterized in that greater than the curvature of the interface between the upper edge and the semiconductor substrate of the first isolation layer semiconductor device.
半導体基板の第１の領域に複数の第１の溝を形成し、第２の領域に複数の第２の溝を形成する工程と、 A plurality of first grooves formed in a first region of a semiconductor substrate, forming a plurality of second grooves in the second region,
前記第２の溝の上側縁部の曲率を大きくする工程と、 A step of increasing the curvature of the upper edge of the second groove,
前記第１及び第２の溝を絶縁材料で埋める工程と、 A step of filling in the first and second slot insulation material,
前記第１の領域に第１の素子を形成し、前記第２の領域に前記第１の素子よりも高い電圧が供給される第２の素子を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A first element formed in the first region, the semiconductor, characterized in that a step of forming a second element is high voltage is supplied than the first element to the second region manufacturing method of the apparatus.
半導体基板の第１及び第２の領域に第１の絶縁膜を形成する工程と、 Forming a first insulating film on the first and second regions of the semiconductor substrate,
前記第１の絶縁膜の上に前記第１の絶縁膜と異なる材料で第２の絶縁膜を形成する工程と、 Forming a second insulating film of a different material from the first insulating film on the first insulating film,
前記第２の絶縁膜をパターニングする工程と、 Patterning the second insulating film,
前記第２の絶縁膜をマスクとして前記第１の絶縁膜及び前記半導体基板をエッチングし、前記半導体基板の前記第１の領域に第１の溝を形成し、前記第２の領域に第２の溝を形成する工程と、 Etching the first insulating film and the semiconductor substrate of the second insulating film as a mask, the first a groove is formed in said first region of said semiconductor substrate, a second in the second region forming a groove,
前記第２の領域の前記第１の絶縁膜のみをサイドエッチングする工程と、 A step of side-etching only said first insulating film in the second region,
前記第１及び第２の溝の内面を酸化する工程と、 A step of oxidizing the inner surface of said first and second grooves,
前記第１及び第２の溝内に絶縁材料を埋めて第１の素子分離膜及び第２の素子分離膜を形成する工程と、 Forming a first isolation layer and the second isolation layer by filling insulating material in the first and second groove,
前記第２の絶縁膜を除去する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device characterized by a step of removing the second insulating film.
半導体基板の第１の領域に第１の絶縁膜を形成し、第２の領域に前記第１の絶縁膜と同一の絶縁材料で前記第１の絶縁膜よりも膜厚が大きい第２の絶縁膜を形成する工程と、 A first insulating film formed on the first region of the semiconductor substrate, the second insulating film thickness is greater than the same insulating material as the first insulating film in the second region the first insulating film forming a film,
前記第１及び第２の絶縁膜の上に前記第１及び第２の絶縁膜と異なる絶縁材料で第３の絶縁膜を形成する工程と、 Forming a third insulating film of an insulating material different from the first and second insulating film on said first and second insulating films,
前記第３の絶縁膜をパターニングする工程と、 Patterning the third insulating film,
前記第３の絶縁膜をマスクとして前記第１及び第２の絶縁膜並びに前記半導体基板をエッチングし、前記第１の領域に第１の溝を形成し、第２の領域に第２の溝を形成する工程と、 Etching the first and second insulating film and said semiconductor substrate to said third insulating film as a mask, the first groove formed in the first region, the second groove in the second region a step of forming,
前記第１の絶縁膜上に前記第１の絶縁膜と異なる絶縁材料で第２の絶縁膜を形成する工程と、 Forming a second insulating film in said first insulating film different from the insulating material on the first insulating film,
前記第２の絶縁膜の上にレジスト膜を形成し、前記第１の領域のレジスト膜をパターニングする工程と、 A step of a resist film is formed on the second insulating film, patterning the resist film of the first region,
前記レジスト膜をマスクとして前記第２の領域の前記第２の絶縁膜、前記第１の絶縁膜及び前記半導体基板をエッチングし、前記レジスト膜の開口部よりも狭い幅の第１の溝を形成する工程と、 The resist film and the second of said second insulating film region as a mask, the first insulating film and the semiconductor substrate by etching, forming a first groove having a width smaller than the opening of the resist film a step of,
前記レジスト膜を除去する工程と、 Removing the resist film,
前記第１の領域の前記第２の絶縁膜をパターニングする工程と、 Patterning the second insulating film of said first region,
前記第１の領域の前記第２の絶縁膜をマスクとして前記第１の絶縁膜及び前記半導体基板をエッチングし、前記第１の領域の前記第２の絶縁膜の開口部と同じ幅の第２の溝を形成する工程と、 Etching the first insulating film and the semiconductor substrate of the second insulating layer of the first region as a mask, the second having the same width as the opening of the second insulating film of said first region forming a groove in,
半導体基板の第１の領域に第１の絶縁膜を形成し、第２の領域に前記第１の絶縁膜と同一絶縁材料で前記第１の絶縁膜よりも膜厚が大きい第２の絶縁膜を形成する工程と、 A first insulating film formed on a first region of a semiconductor substrate, film thickness than the at the second region the first insulation film and the same insulating material first insulating film is larger second insulating film forming a,
前記第１及び第２の絶縁膜の上に半導体膜を形成する工程と、 Forming a semiconductor film on the first and second insulating films,
前記半導体膜の上に前記第１及び第２の絶縁膜と異なる絶縁材料で第３の絶縁膜を形成する工程と、 Forming a third insulating film is an insulating material different from the first and second insulating film on the semiconductor film,
前記第３の絶縁膜をマスクとして前記半導体膜、前記第１及び第２の絶縁膜並びに前記半導体基板をエッチングし、前記第１の領域に第１の溝を形成し、前記第２の領域に第２の溝を形成する工程と、 Said semiconductor film using the third insulating film as a mask, the first and second insulating film and said semiconductor substrate is etched, the first groove is formed in said first region, said second region forming a second groove,
前記第１及び第２の溝の内面を酸化する工程と、 The step of oxidizing the inner surface of said first and second grooves,
前記第１及び第２の溝内に絶縁材料を埋めて第１の素子分離膜及び第２の素子分離膜を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device characterized by a step of forming a first isolation layer and the second isolation layer by filling insulating material in the first and second groove.
前記第２の領域の前記第２の絶縁膜、前記第１の絶縁膜及び前記半導体基板をエッチングして第１の溝を形成する工程と、 Forming said second insulating film in the second region, the first insulating film and the first groove by etching the semiconductor substrate,
水素雰囲気中で熱処理を施して前記第１の溝の上側縁部と前記第１の絶縁膜との間に隙間を形成する工程と、 Forming a gap between the heat-treated in a hydrogen atmosphere with the upper edge portion of the first groove and the first insulating film,
前記第１の領域の前記第２の絶縁膜、前記第１の絶縁膜及び前記半導体基板をエッチングして第２の溝を形成する工程と、 And forming the second insulating film of the first region, the first insulating film and the second grooves by etching the semiconductor substrate,
半導体基板の第１及び第２の領域に第１の絶縁膜を形成する工程と、 Forming a first insulating layer on the first and the second region of the semiconductor substrate,
前記第１の絶縁膜の上に前記第１の絶縁膜と異なる絶縁材料で第２の絶縁膜を形成する工程と、 A step of forming a second insulating film of an insulating material different from the first insulating film on the first insulating film,
前記第１の溝の内面を酸化する工程と、 A step of oxidizing the inner surface of said first groove,
前記第１の領域の前記第２の絶縁膜、前記第１の絶縁膜及び前記半導体基板をエッチングして第２の溝を形成する工程と、 Forming said second insulating film in the first region, the first insulating film and the second grooves by etching the semiconductor substrate,
前記第２の溝の内面を酸化するとともに前記第１の溝の内面を更に酸化して、前記第１の溝の上側縁部と前記半導体基板との界面の曲率を前記第２の溝の上側縁部と前記半導体基板との界面の曲率よりも大きくする工程と、 The further oxidizing the inner surface of the first groove with oxidizing the inner surface of the second groove, above the first top edge portion and the semiconductor substrate and the second groove curvature of the interface between the groove a step of larger than the curvature of the interface between the edge and the semiconductor substrate,
前記第１及び第２の溝内に絶縁材料を埋めて第１の素子分離膜及び第２の素子分離膜を形成する工程と、 Forming a first device isolation layer and a second device isolation layer by filling the insulating material into the first and second groove,
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