JP6670719B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6670719B2 JP6670719B2 JP2016190230A JP2016190230A JP6670719B2 JP 6670719 B2 JP6670719 B2 JP 6670719B2 JP 2016190230 A JP2016190230 A JP 2016190230A JP 2016190230 A JP2016190230 A JP 2016190230A JP 6670719 B2 JP6670719 B2 JP 6670719B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- gate electrode
- region
- insulating film
- semiconductor device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 315
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 112
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 92
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 99
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 99
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 95
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 64
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 34
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 33
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 20
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 15
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims description 5
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 81
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 65
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 54
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 54
- 102100025292 Stress-induced-phosphoprotein 1 Human genes 0.000 description 50
- 101710140918 Stress-induced-phosphoprotein 1 Proteins 0.000 description 50
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 48
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 48
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 45
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 41
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 34
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 34
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 29
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 27
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 27
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 26
- 108091006146 Channels Proteins 0.000 description 25
- 101000658644 Homo sapiens Tetratricopeptide repeat protein 21A Proteins 0.000 description 24
- 102100034913 Tetratricopeptide repeat protein 21A Human genes 0.000 description 24
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 22
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 21
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 19
- 230000006870 function Effects 0.000 description 18
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 16
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 15
- 102100022361 CAAX prenyl protease 1 homolog Human genes 0.000 description 14
- 101000824531 Homo sapiens CAAX prenyl protease 1 homolog Proteins 0.000 description 14
- 101001003584 Homo sapiens Prelamin-A/C Proteins 0.000 description 14
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 14
- 125000001475 halogen functional group Chemical group 0.000 description 11
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 101100137546 Arabidopsis thaliana PRF2 gene Proteins 0.000 description 9
- 101150004094 PRO2 gene Proteins 0.000 description 9
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 9
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 9
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 9
- 229910021334 nickel silicide Inorganic materials 0.000 description 8
- RUFLMLWJRZAWLJ-UHFFFAOYSA-N nickel silicide Chemical compound [Ni]=[Si]=[Ni] RUFLMLWJRZAWLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 6
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 6
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 6
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 6
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 101100137548 Arabidopsis thaliana PRF4 gene Proteins 0.000 description 5
- 101150066369 PRO3 gene Proteins 0.000 description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 5
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 4
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 4
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 4
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 101000900567 Pisum sativum Disease resistance response protein Pi49 Proteins 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000002784 hot electron Substances 0.000 description 3
- NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N methylidynetantalum Chemical compound [Ta]#C NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 3
- 229910003468 tantalcarbide Inorganic materials 0.000 description 3
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001260 Pt alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 2
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- PCLURTMBFDTLSK-UHFFFAOYSA-N nickel platinum Chemical compound [Ni].[Pt] PCLURTMBFDTLSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ITWBWJFEJCHKSN-UHFFFAOYSA-N 1,4,7-triazonane Chemical compound C1CNCCNCCN1 ITWBWJFEJCHKSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 108010075750 P-Type Calcium Channels Proteins 0.000 description 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- IVHJCRXBQPGLOV-UHFFFAOYSA-N azanylidynetungsten Chemical compound [W]#N IVHJCRXBQPGLOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N hafnium(iv) oxide Chemical compound O=[Hf]=O CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N n-(2,4-dichloro-5-propan-2-yloxyphenyl)acetamide Chemical compound CC(C)OC1=CC(NC(C)=O)=C(Cl)C=C1Cl QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 tungsten nitride Chemical class 0.000 description 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B43/00—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
- H10B43/30—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by the memory core region
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
- H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
- H01L21/82—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
- H01L21/822—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
- H01L21/8232—Field-effect technology
- H01L21/8234—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/535—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including internal interconnections, e.g. cross-under constructions
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/401—Multistep manufacturing processes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
- H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
- H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
- H01L29/4232—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
- H01L29/4234—Gate electrodes for transistors with charge trapping gate insulator
- H01L29/42344—Gate electrodes for transistors with charge trapping gate insulator with at least one additional gate, e.g. program gate, erase gate or select gate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
- H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
- H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
- H01L29/4232—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
- H01L29/42356—Disposition, e.g. buried gate electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B43/00—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
- H10B43/40—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by the peripheral circuit region
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
Description
以下、図面を参照しながら本実施の形態の半導体装置(半導体記憶装置)の構造について説明する。
図1および図2は、本実施の形態の半導体装置の構成を示す断面図である。図3および図4は、本実施の形態の半導体装置の構成を示す平面図である。図5は、本実施の形態の半導体装置のレイアウト構成例を示す平面図である。図6は、本実施の形態の半導体装置のメモリアレイを示す回路図である。
メモリセル領域1Aにおいて、半導体装置は、活性領域を有する。活性領域は、素子分離領域STI1により囲まれている。活性領域には、p型ウエルPW1が形成されている。p型ウエルは、p型の導電型を有する。
次に、周辺回路領域2Aに形成されたMISFETについて、低耐圧のMISFETを例に、その構成を具体的に説明する。
次に、メモリセル領域1Aに形成されたメモリセル上、低電圧MISFET領域に形成された低耐圧のMISFET上の構成を具体的に説明する。
次に、メモリセル領域1Aに形成されたメモリセルの動作例を説明する。
次に、前述したメモリセル(メモリアレイ)およびMISFETの平面構成について図3を参照しながら説明する。図3の左図に、メモリセル(メモリアレイ)の平面構成の一例を示し、図3の右図にMISFETの平面構成の一例を示す。
次に、半導体装置のレイアウト構成例について説明する。図5に示すように、本実施の形態の半導体装置は、メモリセル領域1A、低電圧MISFET領域1Cおよび高電圧MISFET領域1Bを備えている。メモリセル領域1Aには上記メモリセル(不揮発性メモリ)が形成されている。
前述のメモリセル領域1Aにおいて、表面高さが相対的に低いH1である領域は、平面視においては、図4の左図の灰色(ドット)の部分である。また、周辺回路領域2Aにおいて、表面高さが相対的に高いH2である領域は、平面視においては、図4の右図の灰色の部分である。
a)メモリセル領域1Aの素子分離領域STI1の表面高さ(H1)が、周辺回路領域2Aの素子分離領域STI2の表面高さ(H2)より低いと言える。
b)メモリセル領域1Aにおいて、素子分離領域STI1の表面高さ(H1)が、p型ウエルPW1(半導体基板1)の表面高さ(H2)より低いと言える。
c)メモリセル領域1Aにおける、素子分離領域STI1の表面高さ(H1)と、p型ウエルPW1(半導体基板1)の表面高さ(H2)との第1高低差が、周辺回路領域2Aにおける、素子分離領域STI2の表面高さ(H2)と、p型ウエルPW2またはn型ウエルNW2(半導体基板1)の表面高さ(H2)との第2高低差より、大きいと言える。第1高低差は、10nm以上20nm以下である。第2高低差は、10nm未満である。
d)メモリセル領域1Aの素子分離領域STI1の膜厚(T1)が、周辺回路領域2Aの素子分離領域STI2の膜厚(T2)より小さいと言える。
次に、図14〜図59を参照しながら、本実施の形態の半導体装置の製造方法を説明する。図14〜図59は、本実施の形態の半導体装置の製造工程を示す要部断面図である。
上記実施の形態1においては、メモリセル領域1Aに制御ゲート電極CGおよびメモリゲート電極MGを形成した後、制御ゲート電極CGやメモリゲート電極MGを構成する導電膜とは、異なる導電膜を形成し、パターニングすることにより、周辺回路領域2Aのダミーゲート電極DGEを形成した。
本実施の形態の半導体装置の構成を、本実施の形態の半導体装置の製造工程を示す図60〜図79の内の最終工程図である図78および図79を参照しながら説明する。
次に、図60〜図79を参照しながら、本実施の形態の半導体装置の製造方法を説明するとともに、本実施の形態の半導体装置の構成を明確にする。図60〜図79は、本実施の形態の半導体装置の製造工程を示す要部断面図である。
本実施の形態においては、上記実施の形態の各種応用例について説明する。
本応用例においては、1)素子分離領域STI1の表面を後退させて低くする場合の後退量について説明する。また、2)メモリセル領域1Aの制御ゲート電極形成用のポリシリコン膜の成膜後の半導体基板表面からの高さ(Tc)と周辺回路領域2Aのダミーゲート電極形成用のポリシリコン膜の成膜後の半導体基板表面からの高さ(Td)との関係について説明する。図80〜図83は、本応用例を説明するための図である。
メモリセル領域1Aにおいて、素子分離領域STI1の表面を後退させて低くする場合の後退量について以下に説明する。図80は、メモリセル領域1Aの素子分離領域の表面の後退量を説明するための図である。
S:素子分離領域STI1の表面の後退量(メモリセル領域1Aにおける、素子分離領域STI1の表面高さ(H1)と、p型ウエルPW1(半導体基板1)の表面高さ(H2)との差)
Pc:制御ゲート電極CGを構成するポリシリコン膜の研磨量、
H:研磨後の制御ゲート電極CGのp型ウエルPW1(半導体基板1)の表面からのポリシリコン膜の高さ(つまり、CGゲート絶縁膜GImの厚さと制御ゲート電極CGの厚さとの和)、
と、した場合、S、Pc、Hについて、以下の(1)〜(6)の関係が考えられる。
(1)S<Pc<H
(2)S<H<Pc
(3)Pc<S<H
(4)Pc<H<S
(5)H<S<Pc
(6)H<Pc<S
ここで、(4)、(5)、(6)は、H<Sであり、後退量(STI段差)が大きい場合である(いわゆるフィン(Fin)構造の場合である。)。
次に、メモリセル領域1Aの制御ゲート電極形成用のポリシリコン膜10(CG)の成膜後の半導体基板表面からの高さをTcと、周辺回路領域2Aのダミーゲート電極形成用のポリシリコン膜、前述の敷直しのポリシリコン膜11(DGE)の成膜後の半導体基板表面からの高さをTdとする。
上記実施の形態1、2においては、メモリセル領域1Aの素子分離領域STI1全体を後退させているが、素子分離領域STI1とp型ウエル(活性領域)PW1との境界部の素子分離領域STI1のみを後退させてもよい。言い換えれば、<素子分離領域の高さについて>の欄で説明した素子分離領域の高さ(H1、H2)を、活性領域端に接する部分で定義してもよい。
1A メモリセル領域
1B 高電圧MISFET領域
1C 低電圧MISFET領域
2A 周辺回路領域
10 ポリシリコン膜
11 ポリシリコン膜
18a 酸化シリコン膜
18b 窒化シリコン膜
18c 酸化シリコン膜
21a n−型半導体領域
21b n−型半導体領域
21c n−型半導体領域
22a n+型半導体領域
22b n+型半導体領域
22c n+型半導体領域
BM 金属膜
C1 コンタクトホール
CG 制御ゲート電極
CH チャネル
CP1 キャップ絶縁膜
CP2 キャップ絶縁膜
DGE ダミーゲート電極
GE ゲート電極
GI ゲート絶縁膜
GIa 絶縁膜
GIb 絶縁膜
GIm ゲート絶縁膜
H 高さ
H1 高さ
H2 高さ
IL1 層間絶縁膜
IL1a 窒化シリコン膜(絶縁膜)
IL1b 酸化シリコン膜(絶縁膜)
IL1c 酸化シリコン膜(絶縁膜)
M1 配線
M2 配線
MD 半導体領域
MG メモリゲート電極
MS 半導体領域
NW2 n型ウエル
ONO トラップ絶縁膜
OX 下地酸化膜
P1 プラグ
PR1〜PR6 フォトレジスト膜
PR10 フォトレジスト膜
PRO1 保護膜
PRO2 保護膜
PRO3 保護膜
PW1 p型ウエル
PW2 p型ウエル
SD 半導体領域
SIL 金属シリサイド層
STI1 素子分離領域
STI2 素子分離領域
SW サイドウォールスペーサ
T 溝
Claims (10)
- (a)半導体基板の第1領域の第1活性領域を区画する第1素子分離溝と、前記半導体基板の第2領域の第2活性領域を区画する第2素子分離溝とを形成し、前記第1素子分離溝の内部に第1絶縁膜を埋め込むことにより第1素子分離領域を形成し、前記第2素子分離溝の内部に前記第1絶縁膜を埋め込むことにより第2素子分離領域を形成する工程、
(b)前記第1素子分離領域の表面を後退させる工程、
(c)前記第1活性領域上に、第1ゲート電極部および第2ゲート電極部を形成する工程、
(d)前記第2活性領域上に、第3ゲート電極部の置換用のダミー電極部を形成する工程、
(e)前記第1ゲート電極部、第2ゲート電極部およびダミー電極部上に、第2絶縁膜を形成する工程、
(f)前記第2絶縁膜を前記ダミー電極部が露出するまでエッチングする工程、
(g)露出した前記ダミー電極部を除去し、前記第3ゲート電極部を形成する工程、
を有し、
前記第3ゲート電極部は、金属膜または金属化合物膜を含み、
前記(b)工程は、第1マスク膜をマスクとして、前記第1素子分離領域の表面を後退させる工程であり、
前記(b)工程の前または後において、前記第1マスク膜をマスクとして、前記第1領域に、不純物を注入する工程を有する、半導体装置の製造方法。 - 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
前記(e)工程の前記ダミー電極部の下方には、高誘電率膜を含む第3絶縁膜が形成されている、半導体装置の製造方法。 - 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
前記(g)工程は、露出した前記ダミー電極部を除去し、高誘電率膜を含む第3絶縁膜を形成した後、前記第3ゲート電極部を形成する工程である、半導体装置の製造方法。 - 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
前記(g)工程は、露出した前記ダミー電極部を除去することにより溝を形成し、前記溝上に、前記金属膜または前記金属化合物膜を含む膜を堆積した後、前記金属膜または前記金属化合物膜を含む膜の上部を研磨することにより、前記第3ゲート電極部を形成する工程である、半導体装置の製造方法。 - 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
前記(b)工程において、前記第1活性領域を囲む第1素子分離領域の表面は、前記第2活性領域を囲む第2素子分離領域の表面より低い、半導体装置の製造方法。 - 請求項5記載の半導体装置の製造方法において、
前記(b)工程において、
前記第1活性領域を囲む第1素子分離領域の表面は、前記半導体基板の表面より低く、その差が第1高低差であり、
前記第2活性領域を囲む第2素子分離領域の表面は、前記半導体基板の表面より低く、その差が第2高低差であり、
前記第1高低差は、前記第2高低差より大きい、半導体装置の製造方法。 - 請求項6記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1高低差は、10nm以上20nm以下である、半導体装置の製造方法。 - 請求項6記載の半導体装置の製造方法において、
前記第2高低差は、10nm未満である、半導体装置の製造方法。 - 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
前記(d)工程は、前記第2活性領域上に、前記第3ゲート電極部の置換用のダミー電極部であって、前記第1ゲート電極部と同層の膜よりなる前記置換用のダミー電極部を形成する工程である、半導体装置の製造方法。 - 請求項9記載の半導体装置の製造方法において、
前記第3ゲート電極部は、金属膜または金属化合物膜を含む、半導体装置の製造方法。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016190230A JP6670719B2 (ja) | 2016-09-28 | 2016-09-28 | 半導体装置の製造方法 |
US15/658,759 US10153293B2 (en) | 2016-09-28 | 2017-07-25 | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device |
TW106124843A TWI735623B (zh) | 2016-09-28 | 2017-07-25 | 半導體裝置之製造方法 |
KR1020170112383A KR102412335B1 (ko) | 2016-09-28 | 2017-09-04 | 반도체 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 |
CN201710805105.8A CN107871748B (zh) | 2016-09-28 | 2017-09-08 | 半导体装置和半导体装置的制造方法 |
US16/188,499 US10522558B2 (en) | 2016-09-28 | 2018-11-13 | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device |
US16/695,508 US20200098775A1 (en) | 2016-09-28 | 2019-11-26 | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016190230A JP6670719B2 (ja) | 2016-09-28 | 2016-09-28 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018056311A JP2018056311A (ja) | 2018-04-05 |
JP6670719B2 true JP6670719B2 (ja) | 2020-03-25 |
Family
ID=61686659
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016190230A Active JP6670719B2 (ja) | 2016-09-28 | 2016-09-28 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (3) | US10153293B2 (ja) |
JP (1) | JP6670719B2 (ja) |
KR (1) | KR102412335B1 (ja) |
CN (1) | CN107871748B (ja) |
TW (1) | TWI735623B (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6670719B2 (ja) * | 2016-09-28 | 2020-03-25 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
US10872898B2 (en) * | 2017-07-19 | 2020-12-22 | Cypress Semiconductor Corporation | Embedded non-volatile memory device and fabrication method of the same |
US10504912B2 (en) * | 2017-07-28 | 2019-12-10 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Seal method to integrate non-volatile memory (NVM) into logic or bipolar CMOS DMOS (BCD) technology |
JP2019054213A (ja) * | 2017-09-19 | 2019-04-04 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
KR20220014517A (ko) * | 2020-07-29 | 2022-02-07 | 삼성전자주식회사 | 반도체 메모리 소자 및 그 제조 방법 |
US11637046B2 (en) * | 2021-02-23 | 2023-04-25 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited | Semiconductor memory device having composite dielectric film structure and methods of forming the same |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006041354A (ja) | 2004-07-29 | 2006-02-09 | Renesas Technology Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
JP6026913B2 (ja) | 2013-02-12 | 2016-11-16 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
JP6026914B2 (ja) * | 2013-02-12 | 2016-11-16 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
JP6120609B2 (ja) * | 2013-02-25 | 2017-04-26 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法および半導体装置 |
JP6081228B2 (ja) * | 2013-02-28 | 2017-02-15 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
JP6407609B2 (ja) * | 2014-08-01 | 2018-10-17 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
JP2016039329A (ja) * | 2014-08-08 | 2016-03-22 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
JP6440507B2 (ja) * | 2015-01-27 | 2018-12-19 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
JP6670719B2 (ja) * | 2016-09-28 | 2020-03-25 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
-
2016
- 2016-09-28 JP JP2016190230A patent/JP6670719B2/ja active Active
-
2017
- 2017-07-25 US US15/658,759 patent/US10153293B2/en active Active
- 2017-07-25 TW TW106124843A patent/TWI735623B/zh active
- 2017-09-04 KR KR1020170112383A patent/KR102412335B1/ko active IP Right Grant
- 2017-09-08 CN CN201710805105.8A patent/CN107871748B/zh active Active
-
2018
- 2018-11-13 US US16/188,499 patent/US10522558B2/en active Active
-
2019
- 2019-11-26 US US16/695,508 patent/US20200098775A1/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20200098775A1 (en) | 2020-03-26 |
TW201834212A (zh) | 2018-09-16 |
TWI735623B (zh) | 2021-08-11 |
JP2018056311A (ja) | 2018-04-05 |
CN107871748A (zh) | 2018-04-03 |
KR102412335B1 (ko) | 2022-06-23 |
US20190096902A1 (en) | 2019-03-28 |
US20180090508A1 (en) | 2018-03-29 |
US10522558B2 (en) | 2019-12-31 |
KR20180035129A (ko) | 2018-04-05 |
CN107871748B (zh) | 2023-07-25 |
US10153293B2 (en) | 2018-12-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10263005B2 (en) | Method of manufacturing a semiconductor device | |
US9831259B2 (en) | Semiconductor device | |
JP6670719B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
US9954120B2 (en) | Semiconductor device and a manufacturing method thereof | |
US10651188B2 (en) | Semiconductor device and a manufacturing method thereof | |
JP6026913B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
US9583502B2 (en) | Method of manufacturing a semiconductor device | |
US10204789B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device and semiconductor device | |
US10090399B2 (en) | Semiconductor device and a manufacturing method thereof | |
US11302791B2 (en) | Semiconductor device including a fin-type transistor and method of manufacturing the same | |
CN105655339B (zh) | 半导体器件及其制造方法 | |
JP6556601B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP6787798B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP2012094790A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP2018046050A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190212 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20191029 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20191105 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20191226 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200204 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200302 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6670719 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |