TW200406926A - Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Description

200406926 玫、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本^月係關於具有電場效果電晶體（其具有閘極絕緣膜） 之半導體及其製造方法，特別為適於電晶體進一步細微化 的半導體裝置及其製造方法。 【先前技術】 用以儲積具有閘極絕緣臈之電場效果電晶體的半導體構 造且使配置有上述電晶體的各區域呈電性分離（元件分離） 之構造中’有如特開平9·181166號報所記載者。該公報中 ’揭示了為了取代選擇性氧化而以在基板上形成溝槽且在 該溝槽内填入氧化物來進行元件分離的構造。 第一專利文獻 特開平9-1 8 1166號公報 做為兀件分離構造，隨著元件的細微化，利用填入溝槽 内之絕緣物的構造已經成為主流。至於形成溝槽的方法及 其工序在實施上之順序會依所需形成之元件種類等而有種 種不同的情況。 在上述半導體裝置中，其先於基板上形成閘極絕緣膜等 後，再藉由貫通閘極絕緣膜以在基板上形成應為元件分離 區域時，由於輕易地形成可避免電場集中於閘極絕緣膜端 部的構造等，工序能夠簡化；在此，可利用例如RlE(reaetive ion etching)法之類的異向性蝕刻處理來形成溝槽。 RIE法中，在所形成之溝槽的側壁上，一般會產生不需要 的產物（副產物）。在此，在製造用以儲積具有閘極電源膜 87992 200406926 之電場效果電晶體的半導體裝置的過程中，以設置用以去 μ述產物之後置處理為佳。然而，在此情況中，由於所 成之溝乜的側壁上包含閘極絕緣膜的側面等，因此必須 考量到如何避免對閑極絕緣膜造成不良影響：在相同作用 下，當閘極絕緣g面積愈小（即，元件愈細微化），對閑極絕 緣膜之影響會相對愈大。 本&月iT、以上述内谷為考量，目的在於在包含電場效果 電晶體（其具有閘極絕緣膜）的半導體裝置及其製造方法中 ’提供電晶體進一步細微化的丨冑體裝置及其製造方法。 【發明内容】 為了解決上述課題，本發明之一態樣之半導體裝置具有 複數個元件區域、及使上述元件區域呈電性分離之S丁I (shallow trench isolation)所形成之元件分離區域，其特徵在 於上述元件區域分別具有··通道區域；源極暨滿汲極區域 〃在水平方向上夹置上述通道區域般地形成；閘極絕緣 膜，其係形成於上述通道區域上，且其在與上述源極暨汲 極區域夾置上述通道區域的方向約呈垂直的水平方向上， 由上述通道區域相對面之反面上由元件分離側形成之鳥嘴 的角度在1度以下；及閘極電極層，其係形成於上述閘極絕 緣膜上。 此外，本發明之另一態樣之半導體裝置具有複數個元件 區域、及使上述元件區域呈電性分離之STI所形成之元件分 離區域，其特徵在於上述元件區域分別具有：通道區域； 源極暨滿汲極區域，其在水平方向上夾置上述通道區域； 87992 200406926 閘極絕緣膜，其具有側面，且該側面係與上述通道區域之 上述元件分離區域側之側面連續般地形成於上述通道區域 上，及閘極電極層，其具有侧面，且該側面係與上述閘極 絕緣膜之上述元件分離區域側之側面連續般地形成於上述 閘極絕緣膜上。 此外，本發明之一態樣之半導體裝置之製造方法的特徵 為包含：在基板上形成絕緣膜之工序；在上述閘極絕緣膜 上之形成閘極電極層工序；構造上貫通上述閘極電極層及 上述閘極絕緣膜且凹入上述基板之溝槽的形成工序；及直 接接觸於上述溝槽内之上述閘極電極層側面及上述溝槽内 之上述基板側面般地將絕緣膜填入上述溝槽内之工序。 【實施方式】 本發明之一態樣之半導體裝置中，其閘極絕緣膜中，做 為其閘極電極層側且形成於元件分離區域側上之鳥嘴的角 度為極小的！度以下。為此，鳥嘴之深度也非常地淺，進— 步形成《(厚度）統_的閘極絕緣膜：因此’即使閘極絕緣 膜之面積小，惟仍可保持其統—性，可進—步達成電晶體 的細微化。 貝她樣上’上述閘極電極層係處在電性浮游狀態：亦 將閘極絕緣膜做為随道絕緣膜，產生非揮發的記憶狀 態；也可做為上述元件來應用。 *夕’貫施態樣上’上述閘極電極層為多結晶矽膜。多 結晶石夕膜在藉由氧化而置人開極絕緣臈側時，t導致間極 絕緣膜形成鳥嘴。本發明之上述態樣在上述情況中，也可 87992 200406926 抑制鳥嘴的大小。 此外，μ知悲樣上，上述閘極絕緣膜在與上述源極暨沒 極區域夾置上述通道區域之上述方向相垂直之上述水平方 向上的長度為200 nm以下。本發明之上述態樣也適用於上 述小型的閘極絕緣膜。 此外，實施態樣上，相較於由與上述源極暨汲極區域夾 置上述通道區域之上述方向約莫垂直之上述水平方向上所 見之上述閘極絕緣膜長度，上述閘極絕緣膜在由上述鳥嘴 的上述儿件分離區域量起的深度在比例上為丨〇%以下。本 發明之上述態樣可使鳥嘴的形成深度如上述般地小。 此外，本發明之另一態樣之半導體裝置中，基板側面之 几件分離區域用之溝槽的側壁、閘極絕緣膜之元件分離區 域側之側面、及閘極電極層之元件分離區域側之側面間構 成連續面；亦即’由於構成了上述之連續面，因此可簡化 形成溝槽後的處理。藉此上述簡可進—步使閘極絕緣 膜保持在統-的形狀（厚度），因此即使閘極絕緣膜面積小也 可保持該統-性。藉此，可實現更進_步的電晶體細微化。 此另一態樣方面，同樣地在實施態樣上，無論在上述閘 極電極層為電性浮游狀態的情況、上述閘極電極層為多結 B曰石夕膜之情况、或上述問極絕緣膜在與上述源極暨沒極區 域夾置上述通道區域之上述方向呈約莫垂直之水平方向上 之長度在200 nm以下的情況，均為適用。 ， 此外’本發明之-態樣的半導體裝置之裝置方法，其係 形成在構造上貫通閘極電極層及閘極絕緣膜且凹入上述基 87992 200406926 板之溝槽，並將絕緣膜填入該溝槽内而使其與溝槽内之問 極電極層側面及溝槽内之基板側面直接接觸··亦即，由方^ 絕緣膜填入該溝槽内而使其與溝槽内之閘極電極層側面及 溝槽内之基板側面直接接觸，因此可簡化形成溝槽後的處 理。藉由此一簡化，可進一步使閘極絕緣膜保持統一的形 狀（厚度），因此即使閘極絕緣膜面積小也可保持該統一性。 藉此，可實現更進一步的電晶體細微化。 貫施態樣上，在述閘極絕緣膜上形成閘極電極層之上述 工序中’乃形成多結晶矽層做為上述閘極電極層。此外， 貝％悲樣上’構造上貫通上述閘極電極層及上述閘極絕緣 膜且凹入上述基板之溝槽的形成工序中，係約略平行地形 成複數條上述溝槽，且上述平行溝槽中相鄰溝槽的内側尺 寸為200 nm以下；即，用以製造半導體裝置之上述實施方 式者。 、 有鑑於上述内容，接下來以非揮發性半導體記憶裝置為 例，一面參照圖式來一面說明本發明之實施方式。圖1為模 式性地顯示有本發明之一實施方式之非揮發性半導體記憶 裝置之構造的平面圖。如該圖所示，該非揮發性半導體記 憶裝置中，做為記憶元件之晶袼（為浮游閘極電極之“〇§電 晶體）呈陣列狀排列。 亦即，元件區域101以及使上述元件區域1〇1相分離之元 件刀離區域1 G2間交互以條狀配置，}條^件區域⑻在圖令 的左右方向上具有複數個晶格；元件區域⑻的延伸方向與 垂直方向上，也有用以在控制電極間連接之閘極連接線103 87992 -10- 406926 王條狀排列。 a閘極連接線103與元件區域1〇1間的各交點上，埋設有浮 存閑極電極（未目示）；位於浮游閘#電極在下方之基板區域 為通路。間極連接線1G3之間與元件區域1G1之交點位置分 另J為源極或汲極的區域（以下稱為，，源極/汲極區域”）。 以下，利用圖2至圖8來說明上述非揮發性半導體記憶裝 置之衣以工序。圖2至圖8中，模式性剖面地顯示有本發明 貝施方式之非揮發性半導體記憶裝置之製造工序 圖目2至圖8各圖之⑷所示的為相當於圖j内之剖 面；⑻所示的為相當於圖}内之B_Ba剖面。圖2至圖8中， 相同相s部位係以相同的元件符號來標示。 。首先，實施能夠得到圖2所示狀態之工序❶亦即，在800 °C的氧氣(〇2)環境中，對半導體基板(以下有時 基㈣進行加熱，在基上形成例如一的第—閑極絕 緣，2。接下來，在第一間極絕緣膜2上，利用減壓⑽法 來豐層出例如60 nm的多結晶矽膜3(成為浮游閘極電極之 一部份）；接著利用減紅叩法，在多結晶石續3上疊异出 例如_謂之氮化石夕膜4後，在石夕氮化膜斗上疊層出例如⑼ 細的石夕氧化膜5。接|，在石夕氧化膜5上形成光阻Η，並利 用光敍刻技術將該光阻15加工成B_Ba方向條紋圖案（圖2)。 接下來，實施可得到圖3所示狀態之工序。亦即，以加工 完成之光阻做為光罩’以脱法”氧化膜认石夕氮化膜* 進灯加工？且’將基板1暴露在〇2電漿中以去除光阻15 後、力70成之矽氧化膜5做為光罩，利用RIE法對多結 87Q92 200406926 晶矽膜3進行加工，並隨後以同一個光罩，利用RIE法對第 閑極絕緣獏2及半導體基板1進行加工。藉此，在半導體 基板1上形成矽溝槽（圖3):該溝槽將做為藉由STI的元件分 離用溝槽。此外，隔著第一閘極絕緣膜2而與多結晶矽3相 對之基板1區域係做為通路之區域。 以矽氧化膜5做為光罩，利用rIE法所得到之上述溝槽中 ，在其壁面及底面會產生產物（副產物），因此以例如以氟酸 做為藥液之80°C的VPC(vap〇r phase cleaning)處理來加以去 除。為了去除該副產物，雖可進一步將基板丨逐一在1〇〇〇艽 的〇2環境下進行加熱，在溝槽側壁及底面形成極薄（數^爪厚 )的石夕氧化膜，然而在此實施方式中，並未實施利用上述加 熱來形成石夕氧化膜之處理；其理由會於後述。基於未形成 矽氧化膜，也可藉由降低VPC的實施溫度（例如6〇t：)等來儘 可此使氟酸處在液體狀態，以提高蝕刻效果。 此外’為了去除上述副產物，也可實施低濃度⑷lute)氟 酸處理後’進一步實施酸處理，使得溝槽的側壁及底面上 形成厚度位數（例如〇.數nm厚）比高溫氧化時為小的氧化膜 ;僅實施低濃度氟酸處理會產生不需要的水玻璃，可藉由 酸處理來加以去除。 接下來，實施可得到圖4狀態的工序。亦心藉由HDP(high density plasma)法，在整個面上疊層出例如6〇〇 〇爪的矽氧化 述， 換言 膜6(絕緣膜）。此時，石夕氧化膜6會疊層成直接接觸於多 矽膜3之側面及基板1之側面，而其原因在於：如上所 溝槽側壁及底面上並未事先以熱處理形成矽氧化膜， 87992 -12 - 200406926 之，多結晶石夕膜3、第一閘極絕緣膜2、及基板1之各溝槽内 側面具有連續性的側面形狀。 曰 接下來，實施可得到圖5所示狀態的工序。亦即，藉由cMp (chemical mechanical p〇lishing)法對矽氧化膜6施以削平直 至石夕亂化膜4露出為止後，在9QQt：的氮氣環境内加熱。再 且，貫施緩衝（buffered)氟酸處理例如1〇秒鐘，以對矽氧化 膜6上面施以些許的蝕刻，且藉甴例如1 5〇它之磷酸處理來 去除矽氮化膜4。更進一步地，以低濃度氟酸處理來對矽氧 化膜6¼以例如2〇 nm的姓刻。經由至此的工序，可構成具 有矽氧化膜6之STI構造（圖5)做為元件分離區域。 接下來，實施可得到圖6所示狀態之工序。亦即，以減壓 CVD法在整面疊層出添加有磷的例如l〇〇 nm之多結晶矽膜 7(將成為浮游閘極電極之其他另一部份）。接著，利用光蝕 刻技術來對多結晶矽膜7上形成之光阻（未圖示）進行加工， 形成所需之條紋圖案（B_Ba方向）；接著，以此做為光罩， 利用RIE法來對遠結晶石夕膜7進行加卫，使得石夕氧化膜$暴露 於5亥加工溝槽。藉此，為浮游閘極電極之一部份的多結晶 矽膜7會對應於各m〇S電晶體而在A-Aa方向上分離。 接下來，去除了上述光阻後，藉由減壓cVD法在多結晶 矽膜7上疊層出例如總厚度15 nm的〇N〇（0xide:5 nm ·， • 5 run ; 〇xide:5 nm)構造之第二閘極絕緣膜8。接著，在其 上利用減壓CVD法疊層出添加有磷之例如1〇〇 11111的多結晶 矽膜9(做為控制閘極電極之一部份），再在其上以法疊 層出例如100 nm之鎢矽（〜8〇膜1〇(將成為控制閘極之另一 87992 -13 - )6926 二)後’以減壓CVD法疊層出將做為閘極電極(包含控制閘 适極)加工用光罩之石夕氧化膜U例如230 nm。 接下來，切氧化膜U上形成光阻（未圖示），以—般常用 =U技♦ m阻加工成所需之條紋圖案（A_Aa方向） '且以加工後之光阻做為光罩，利用RIE法對矽氧化膜 U進仃加工。隨後’藉由02電漿處理以及硫酸、過氧化氫 水之混合液處理來去除光阻。 接下來’以如上述般加工後之矽氧化膜"做為光罩，利 用㈣法對鎢㈣1G、多結晶㈣9、第二閘極絕緣膜8、多 結晶矽膜7、及多結晶矽膜3進行加工，分離形成出閘極構 造。在此狀態中，形成於第一閘極絕緣膜2上之各閘極構送 係對應於各_電晶體而在B_Ba方向上（藉由八七力向上 的溝槽而）分離。 接下來，先例如以80〇tl2〇秒的條件在氮氣環境中進行 加熱’再的氧化性環境中進行加熱後，在上述間 極構造之側面上形成例如1〇nm的矽氧化膜丨2。接著，以離 子植入法，由上述加工形成之A_Aa方向上的溝槽，將雜質 植入基板1，形成源極/汲極區域29。藉由上述處理，可得 到圖6所示之狀態。 接下來，實施可得到圖7所示狀態的工序。亦即，藉由減 壓CVD法在露出面上反覆疊層出例如4〇 nm之矽氮化膜u 。並且，藉由常壓CVD法在整個面上疊層出例如4〇〇 ^^的 第一絕緣膜（BPSG 膜：b〇ro-phospho silicate glass 膜）14a, 隨後例如以850 C 30分鐘的條件在氮氣性環境中加熱來使 R7QQ? -14 - 200406926 j人每。接下來，疊層出例如則賊的第二絕緣膜⑽扣 膜隨後例如以85G。⑶分鐘的條件錢氣性環境中加 熱來使其軟溶。在上述熱處理中，植人基板i之雜質會同時 擴散而在多結晶矽膜3下方形成疊層(圖7)。(以下内容中， 第一絕緣膜14a及第二絕緣膜14b統稱為絕緣膜⑷。 、接下來，實施可得到圖8所示狀態之工序。亦即，藉由⑽ 法’對絕緣膜14施以平坦化處理直至閘極構造上之石夕氮化 膜13露出為止。接著，對其上藉由電漿cvd法來全面疊層 出例如300 nm的矽氧化膜18(圖8)。在此省略隨後工序的^ 式’惟接下來會藉由對絕緣膜14及矽氧化膜丨8的加工，形 成源極/汲極區域及控制閘極電極中之必要部份，及形成用 以連接上述接點連接的配線圖案等。藉此，可得到本實施 方式之非揮發性半導體記憶裝置。 圖9為上述說明之圖3所示狀態（形成STI溝槽之狀態）中應 考慮事項之說明用剖面圖。圖9中，對於已說明之部位中相 同的部位係標示相同的符號；圖9(a)及（b)的意義也與圖2至 圖8相同。 在實施用以形成STI溝槽之RIE法時，溝槽内之側壁及底 面上έ產生曰彳產物。為了去除副產物，假設如周知般地例 如使每片基板在lOOOt的〇2環境中加熱時，如圖9所示，溝 槽側壁及底面上會形成極薄（數nm厚）的矽氧化膜51及53。 石夕氧化膜5 1形成於基板1之露出面，矽氧化膜5 3形成於多結 晶石夕膜3之側面；兩者原本均由矽（基板1及多結晶矽膜3) 的成份變化所形成。 87992 15 200406926 隨著上述般之矽的成份變化，藉由使基板1暴露於高溫， 在基板1上之表面形狀會發生變化的部位1 a及部位1 b上，會 电生應力集中的情況。如此—來，由該部份向基板^内部會 發生結晶變形；結晶變形情況過度時，後段工序中植入之 雜質會在結晶變形部位造成偏析，導致洩漏通路（leak path) 的發生。 圖10所示的為上述結晶缺陷擴大情形的平面圖。亦即， 由元件區域1 〇 1之元件分離區域1 〇2側擴大的結晶缺陷1 C可 能會通過閘極連線103下（即通道區域或其下方），而使源極/ 及極區域短路。上述般的短路會妨礙到做為記憶元件的基 本動作及功能，致使產能下降。特別在於當做為記憶元件 的大小愈細微化，可能發生問題的距離愈小，因此易於因 為應力集中而發生短路狀態。在上述說明的實施方式中， 避免了在STI溝槽形成後以高溫進行加熱，以降低上述般之 結晶缺陷發生。 此外’在STI的溝槽形成後施以高溫處理時，可能在上述 般由基板1側產生應力的同時，也可能會導致第一閘極絕緣 膜2之劣化。第一閘極絕緣膜2係利用隧道效應使電荷集中 於才曰疋位置的絕緣膜，如因膜質劣化致使電子及電洞的捕 捉特性發生變化，會因為易於發生電流洩漏等而使特性惡 化。基於上述之現象’更應避免實施上述之高溫處理。 上述實施方式中，由於抑制了上述導致產能惡化的因素 ’第一閘極絕緣膜2之寬度係以例如2〇〇 nm、1 6〇 nm、或以 更窄的寬度為特佳。 87992 -16- 200406926 圖U為圖9(a)所示狀態中之一部份加以放大的剖面圖。圖 :、1中，與圖9⑷相同之部位標示有相同的元件符^ 。兄明之事項係關於形成於第一問極絕緣2上之鳥嘴^。鳥嘴 2a係指在第—閘極絕緣膜2側面（及爪之溝槽側）附近形成 =該膜厚增大之部份。即，圖11方面，如上述圖9之情況_ 般所不的為在STI之溝槽形成後，假設以〇2環境施以高溫 …地而形成矽氧化膜5 1及53的狀態，特用以說明鳥嘴2a 之圖。 … 在實施可形成石夕氧化膜51及53的熱處理時，在第一閘極 、”邑緣膜2上會形成細微的上述鳥嘴2a，其原因在於··為了氧 化多結晶矽膜3而供應至多結晶矽膜3的側面（及§τι溝槽側） 上的氧原子在面對第一閘極絕緣膜2附近，也會獲得來自第 一閘極絕緣膜2之供應：第一閘極絕緣膜2由於為例如氧化 夕在成伤上具有氧原子，因此該氧原子會向多給晶矽膜3 移動。如此形成之多結晶矽膜3的氧化部份會具有如同第一 閘極絕緣膜2的成份而做為該鳥嘴2a而成為其一部份。 此久，依同樣之態樣，基板丨側之氧化部份也可能形成第 一閘極氧化膜2的鳥嘴，然而基板丨為單晶，比多結晶難加 以氧化，因此鳥嘴2a主要形成在多結晶矽3側。 圖12為多結晶矽膜3之第一閘極絕緣膜2側上之氧化部份 生長方式的放大模式圖。如圖丨2所示，形成鳥嘴之氧化部 份隨著氧化程度的進展，生長時之鳥嘴角度0會愈大，且 自S TI清槽起异的深度也會隨之加深。 STI溝槽形成後，以〇2環境施以高溫熱處理而形成數 87992 •17- 200406926 厚之矽氧化膜5 1及53時，在此狀態下的鳥嘴角度0依實驗 、乡°果為約4度。此角度在弟一閘極絕緣膜2之面積愈大時（即 做為元件的疊層度愈低），愈不成問題，其原因在於：STI 溝槽起算之深度不致太大，相對地第一閘極絕緣膜2之厚度 能夠保持均勻性。（此外，在此對鳥嘴角度β，可利用τΕΜ( 穿透型電子顯微鏡）來進行觀察） 然而，個別元件愈細微化，即使為4度左右的鳥嘴角度， 相對地會使第一閘極絕緣膜2之厚度的均勻性惡化，而其原 因在於：相對於第一閘極絕緣膜2之尺寸，STI溝槽算起之 鳥嘴2a的深度會變得無法忽略；尚且，當無法忽略之鳥嘴 2a的形成大小不一時，將使做為非揮發性半導體記憶裝置 之各電晶體的耦合比產生差異。耦合比係指當〇N〇構造之 第二閘極絕緣膜8之靜電容量為C〇n〇，第—閘極絕緣膜2之 月夢包谷里為C〇x時’ C0N0/(C0N0+C0X)所得之量。 依上述疋義可知，耦合比為用以決定寫入時施加於第一 閘極絕緣膜2上之電壓的指標；當耦合比產生差異時，寫入 特性也會產生差異，即，最終導致產能惡化。上述實施方 式中’由於在STH冓槽形成後，避免以高溫進行加熱處理， 根本不會形成鳥嘴2a，因此耦合比的差異也非常小。藉此 ’上述實施方式特別適用於形成細微元件的情況，例：第 一閘極絕緣膜2的寬度為200 nm' 16〇nm、或更窄。依實驗 結果，即使在上述情況中’鳥嘴城成之深度最多為第一 閘極絕緣膜2寬度之10%。 圖1 為精由對S TI溝槽形成後以含拉 ^坎傻U阿，皿形成矽氧化膜5丨及 87992 -18- 200406926 53之工序條件（溫度及時間）施以變化而使所形成之鳥嘴2a 的角度Θ產生變化時所得到的綜合不良率資料。綜合不良 率係包含上述說明之基板丨上產生之結晶缺陷、第一閘極絕 緣膜2之膜質惡化、耦合比差異變大等原因所造成不良率。 如圖13所示，鳥嘴角度θ愈小（即，熱處理愈少）不良率會愈 低。 上述貫施方式中，STI溝槽形成後，由於不以高溫實施用 以形成矽氧化膜5 1及53之熱處理，因此大致能夠實現鳥嘴 角度Θ = 〇時之不良率；在此「大致」之意在於：雖然未以 南溫來實施用以形成矽氧化膜51及53之熱處理，然而在形 成溝槽之後仍需貫施之各種工序（如上所述）中，例如氧原子 可能介以矽氧化膜6而供應至多結晶矽膜3，導致有極微小 的鳥嘴2a形成。即使如此，由於可如圖13所示一般地對熱 處理程度施以控制，使得鳥嘴角度Θ大約在1度左右，因此 在不實施用以形成矽氧化膜5 1及53之熱處理的情況下，鳥 嘴角度0最大也會在1度以下。 此外，雖然在上述實施方式的說明（圖丨至圖8)中未加以提 及，在如圖4所示一般地以HDP法來疊層出矽氧化膜6時， 對形成條件係施以經時變化為更佳，所其原因在於：例如 ，最初先以較小的電漿密度在STI溝槽内疊層出矽氧化膜6 時，基板1側上的形狀變化速度會較小，而發生的應力也會 較小之故。應力變小的效果係如前面所述。 以上内容中，雖以非揮發性半導體記憶裝置為例來說明 實施方式，然而本發明並不侷限於第一閘極絕緣臈上形成 87992 -19- 200406926 閘極電極層為浮游閘極的情 a,, , ^ 々π於具他情況（即， 丫！如為一般的電場效果電晶體之 膂 日日丄 ’此外’也適用於盥 一#極絕緣膜相連接之閘極電極 /、 的材質而非多結晶,膜的情況。㈣弟-問極絕緣膜 二詳述内纟，依本發明’在間極絕緣膜中，該問極電 a貝上形成於兀件分離區域側之鳥嘴的角度在1度以下 2常地小。因此，鳥嘴深度也非常地淺，形成了形狀（厚 =更相同的閉極絕緣膜。如此一來，即使問極絕緣膜的面 積:小，仍可保持其相同性，進而達成更進一步的電晶體 細微化。 【圖式簡單說明】 圖1為本發明之一實施方式之非揮發性半導體記憶裝置 之構造以模式方式表現之平面圖。 圖2⑷及⑻為本發明之—實施方式之非揮發性半導體記 憶裝置之製造工序以模式性剖面來表現之流程圖。 圖3(a)及（b)為接續圖2内容且將本發明之—實施方式之 非揮發性半導體記憶裝置之製造4以模式性剖面來1現 之流程圖。 圖4⑷及⑻為接續圖3内容且將本發明之—實施方式之 非揮發性半導體記憶裝置之製造工序以模式性❹來表現 之流程圖。 圖5(a)及（b)為接續圖4内容且將本發明之一實施方式之 非揮發性半導體記憶裝置之製造卫序以模式性剖面來表現 之流程圖。 87992 -20 - 200406926 圖6(a)及（b)為接續圖5内容且將本發明之一實施方式之 非揮發性半導體記憶裝置之製造工序以模式性剖面來表現 之流程圖。 圖7(a)及（b)為接續圖6内容且將本發明之一實施方式之 非揮發性半導體記憶裝置之製造工序以模式性剖面來表現 之流程圖。 圖8(a)及（b)為接續圖7内容且將本發明之一實施方式之 非揮發性半導體記憶裝置之製造工序以模式性剖面來表現 之流程圖。 圖9(a)及（b)為圖3所示狀態（形成有STI溝槽的狀態）下應 考量事項之說明用之剖面圖。 圖1 〇為顯示結晶缺陷擴大情形之平面圖。 圖11為進一步放大圖9(勾所示狀態之一部份之剖面圖。 圖12為對圖U中多結晶矽膜3之第一閘極絕緣膜2側上之 氧化部份生長的情形加以放大並以模式方式顯示之圖。 圖1 3為藉由對STI溝槽形成後以高溫形成矽氧化膜5 1及 53之工序條件（溫度及時間）施以變化而使所形成之鳥嘴2a 的角度0產生變化時所得到的綜合不良率資料之圖。 【圖式代表符號說明】 1.·基板（包含通道區域）la及lb··應力集中部位lc·· 結晶缺陷 2··第一閘極絕緣膜2a··鳥嘴3多結晶矽 膜4··矽氮化膜5_·矽氧化膜ό矽氧化膜7少姑曰 矽膜8.·第二閘極絕緣膜9··多結晶矽祺1〇·.鎢矽膜 氧化膜1 2..石夕氧化膜丨3 · ·石夕氣化膜1 *. ·絕緣膜 87992 -21· 200406926 14a.·第一絕緣膜 14b·.第二絕緣膜 15..光罩 18·•矽氧 化膜 29..源極/汲極區域 51及53·.矽氧化膜 101.·元件 區域 102..元件分離區域 103..閘極連接線 87992 -22 -

Claims (1)

1. 200406926 拾、申請專利範圍： 1 ·。種半導體裝置，其包含複數個元件區域及使上述元件 區域間電氣分離之STI元件分離區域，其特徵在於： 上述元件區域分別具有： 通道區域； 源極、汲極區域，其係在水平方向隔著上述通道區域 所形成； 閘極絕緣膜，其係形成於上述通道區域上，且在與上 述源極、汲極區域隔著上述通道區域的上述方向大致垂 直的水平方向，由上述元件分離區域側形成於與和上述 通迢區域相對之面相反側之面之鳥嘴為角度丨度以下；及 閘極層，其係形成於上述閘極絕緣膜上。 2·如申請專利範圍第丨項之半導體裝置，其中上述閘極層在 電氣上為浮動狀態。 3·如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中上述閘極層為 多晶碎膜。 4.如申請專利範圍第丨項之半導體裝置，其中上述閘極絕緣 膜係和上述源極、汲極區域隔著上述通道區域之上述水 平方向大致垂直之上述水平方向之長度為2〇〇 nm以下。 5·如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中上述閘極絕緣 膜之上述鳥嘴離上述元件分離區域側之深度，對於在與 上述源極、汲極區域隔著上述通道區域之上述水平方向 大致垂直之上述水平方向看的上述閘極絕緣膜長度為 10%以下。 87992 200406926 6 · 一種半導體裝置，其包含複數個元件區域及使上述元件 區域間電氣分離之STI元件分離區域，其特徵在於·· 上述元件區域分別具有·· 通道區域； 源極、沒極區域，其係在水平方向隔著上述通道區域 所形成； 問極絕緣膜’其具有側面，且該側面係與上述通道區 域之上述元件分離區域側之側面連續般地形成於上述通 道區域上；及 閘極層，其具有側面，且該側面係與上述閘極絕緣膜 之上述元件分離區域側之上述側面連續般地形成於上述 閘極絕緣膜上。 7.如申請專利範圍第6項之半導體裝置，其中上述閘極層在 笔氣上為浮動狀態。 8·如申請專利範圍第6項之半導體裝置，其中上述閘極層為 多晶碎膜。 9·如申請專利範圍第6項之半導體裝置，其中上述閘極絕緣 膜之與上述源極、汲極區域隔著上述通道區域之上述方 向大致垂直之上述水平方向之長度為2〇〇 nm以下。 10· —種半導體裝置之製造方法，其特徵為具備： 在基板上形成閘極絕緣膜之工序； 在上述閘極絕緣膜上之形成閘極層之工序； 形成貫通上述閑極層及上述閘極絕緣膜且深挖上述基 板之構造之溝槽之工序；及 87992 200406926 11 12. 直接接觸上述溝槽内之上述閘極層側面及上述溝槽内 之上述基板側面般地將絕緣膜埋入上述溝槽内之工序。 如申請專利範圍第10項之半導體裝置之製造方法，其中 在上述閘極絕緣膜上％成^極層之上述工彳，係形成多 晶矽層做為上述閘極層。 如申凊專利粑圍第1 〇項之半導體裝置之製造方法，其中 形成貫通上述問極層及上述閘極絕緣膜且深挖上述基板 之構造之溝槽之上述工序’係形成複數大致平行之溝槽 ，並且上述大致平行之、、箠姚1 i 1 /冓槽又相鄰者之内側尺寸為200 n m以下般地形成上述溝槽。 87992