JP2008218638A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のトランジスタのソース間を共通ソース線で電気的に接続する構成の半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device having a configuration in which sources of a plurality of transistors are electrically connected by a common source line, and a manufacturing method thereof.
半導体装置として、例えば特許文献1に示すようなフラッシュメモリ装置のひとつであるNOR型フラッシュメモリ装置では、多数のメモリセルトランジスタがマトリクス状に配置され、一方向に並んで配置形成される素子分離領域により列状に並ぶメモリセルトランジスタが区分されている。素子分離領域を挟んで隣接する各メモリセルトランジスタのソース領域間が電気的に接続されるように共通ソース線が形成されている。各メモリセルトランジスタのドレイン領域は、個別に形成されるドレインコンタクトにより電気的に接続されている。
As a semiconductor device, for example, in a NOR flash memory device which is one of the flash memory devices shown in
共通ソース線およびドレインコンタクトは、隣接するメモリセルトランジスタのゲート電極間の半導体基板の表層に共通に形成されているソース領域およびドレイン領域に形成される。この場合、共通ソース線およびドレインコンタクトを形成する際には、ゲート電極とのショート発生を防止する必要があるので、リソグラフィ処理工程における合わせずれを考慮してパターンを形成する必要がある。このため、ゲート電極間の幅寸法は、ゲート電極の幅寸法、共通ソース線あるいはドレインコンタクトの幅寸法から、一定の合わせずれを含めて設定しておくことが条件となる。したがって、このことは、パターン設計において微細化に制限を与えることとなっていた。
本発明は、複数のトランジスタのソース領域を共通に接続する共通ソース線を設けるためのコンタクトの形成に際して、リソグラフィ工程での合わせずれによる不具合に対応すべく、共通ソース線の形成を自己整合的に形成することができるようにした半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。 According to the present invention, when forming a contact for providing a common source line for commonly connecting source regions of a plurality of transistors, the formation of the common source line is performed in a self-aligned manner in order to cope with a defect due to misalignment in a lithography process. An object of the present invention is to provide a semiconductor device that can be formed and a method of manufacturing the same.
本発明の一態様における半導体装置は、半導体基板の表面にゲート絶縁膜を介して形成され上面部に第1の絶縁膜を備えたゲート電極およびそのゲート電極の両側の前記半導体基板の表層部に形成されたソース領域およびドレイン領域を備えた複数のトランジスタと、前記複数のトランジスタを所定個数列状に並べたセルアレイ間を絶縁分離する素子分離領域と、前記ゲート電極の上面部および側壁部を覆うように形成された第2の絶縁膜と、前記ソース領域に電気的に接触すると共に当該ソース領域に面した二つの前記トランジスタのゲート電極の側壁部に前記第2の絶縁膜を介して接する下部と、二つの前記ゲート電極の上面の一部をそれぞれ覆う上部とを有し、前記素子分離領域を介して隣接する位置に形成された前記トランジスタのソース領域間を電気的に共通に接続する共通ソース線と、前記共通ソース線に電気的に接続するよう前記共通ソース線の上部上に形成されたプラグとを具備したところに特徴を有する。 A semiconductor device according to one embodiment of the present invention includes a gate electrode formed on a surface of a semiconductor substrate with a gate insulating film interposed therebetween and a first insulating film on an upper surface portion, and a surface layer portion of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode. A plurality of transistors each having a source region and a drain region formed, an element isolation region that insulates and separates a cell array in which a predetermined number of the transistors are arranged in rows, and an upper surface portion and a side wall portion of the gate electrode are covered. A lower insulating film that is in electrical contact with the source region and that is in contact with the side walls of the gate electrodes of the two transistors facing the source region via the second insulating film. And an upper portion covering each of part of the upper surfaces of the two gate electrodes, and the transistors formed at positions adjacent to each other through the element isolation region Over a common source line electrically connected in common between the source region, characterized in it was and a plug formed on the upper portion of the common source line so as to be electrically connected to the common source line.
また、本発明の一態様における半導体装置の製造方法は、半導体基板に素子分離領域で帯状に区画した複数の活性領域を形成し、各活性領域にゲート絶縁膜を形成すると共に第1の絶縁膜を上面に備えたゲート電極を形成する工程と、前記半導体基板の表層であって前記ゲート電極で挟まれた領域に不純物を導入してソース領域およびドレイン領域を形成する工程と、前記ゲート電極の側壁および上面と前記ソース領域およびドレイン領域の表面に第2の絶縁膜を形成する工程と、前記第2の絶縁膜が形成された前記ゲート電極間を埋め込むように前記半導体基板上に埋め込み用絶縁膜を形成する工程と、前記ソース領域に対応する部分の両側に位置する前記ゲート電極の幅寸法よりも大きな幅寸法を有する帯状の開口パターンが前記ソース領域に対応する部分を露出するよう、前記ゲート電極および前記埋め込み用絶縁膜上にレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクとしてウェットエッチングにより前記ソース領域に対応する部分に形成された前記埋め込み用絶縁膜を除去する工程と、前記レジストパターンをマスクとして異方性ドライエッチングにより、前記埋め込み用絶縁膜の除去により露出した前記半導体基板上および前記ゲート電極上の前記第2の絶縁膜を除去する工程と、前記第2の絶縁膜を除去した部分に導体を埋め込んで共通ソース線を形成する工程とを備えたところに特徴を有する。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device in which a plurality of active regions partitioned in a strip shape in an element isolation region are formed on a semiconductor substrate, a gate insulating film is formed in each active region, and a first insulating film is formed. Forming a gate electrode provided on the upper surface; introducing a impurity into a surface layer of the semiconductor substrate sandwiched between the gate electrodes; forming a source region and a drain region; and Forming a second insulating film on the side wall and the upper surface and the surfaces of the source region and the drain region; and embedding insulation on the semiconductor substrate so as to be embedded between the gate electrodes on which the second insulating film is formed A step of forming a film, and a band-shaped opening pattern having a width dimension larger than a width dimension of the gate electrode located on both sides of a portion corresponding to the source region, Forming a resist pattern on the gate electrode and the buried insulating film so as to expose a portion corresponding to a region, and the portion formed on the portion corresponding to the source region by wet etching using the resist pattern as a mask Removing the buried insulating film; and anisotropically etching the resist pattern as a mask to remove the second insulating film on the semiconductor substrate and the gate electrode exposed by removing the buried insulating film. It is characterized in that it comprises a step of removing, and a step of forming a common source line by embedding a conductor in the portion where the second insulating film is removed.
本発明によれば、共通ソース線の合わせずれによる不具合を低減してセルサイズの縮小化を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the cell size by reducing problems caused by misalignment of the common source lines.
以下、本発明をNOR型フラッシュメモリ装置に適用した場合の一実施形態について図1〜図11を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号で表している。ただし図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。 Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a NOR flash memory device will be described with reference to FIGS. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones.
先ず、本実施形態のNOR型フラッシュメモリ装置の構成を説明する。
図1は、フローティングゲート型のNOR型のフラッシュメモリ装置のメモリセル領域に形成されるメモリセルアレイの一部を示す等価回路図である。図2は、図1のNOR型フラッシュメモリ装置のセルアレイの一部を取り出してレイアウトの一例を示している。
First, the configuration of the NOR type flash memory device of this embodiment will be described.
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram showing a part of a memory cell array formed in a memory cell region of a floating gate type NOR flash memory device. FIG. 2 shows an example of a layout obtained by extracting a part of the cell array of the NOR flash memory device of FIG.
図1および図2に示すNOR型フラッシュメモリ装置のセルアレイは、半導体基板としてのシリコン基板1の表層部に形成されたウェル領域上にメモリセルトランジスタTrmが行列状(行方向:X方向、列方向:Y方向)に配列されて構成されている。各メモリセルトランジスタTrmは、ウェル領域に形成された活性領域(ソース・ドレイン用の拡散層およびチャネル領域)2を有し、ウェル領域上にゲート絶縁膜を介して二層ゲート構造(フローティングゲートの上にゲート間絶縁膜を介してコントロールゲートが形成された構造)を有するゲート電極MGを備えている。
In the cell array of the NOR type flash memory device shown in FIGS. 1 and 2, memory cell transistors Trm are arranged in a matrix (row direction: X direction, column direction) on a well region formed in a surface layer portion of a
上記NOR型のセルアレイでは、隣り合う2個で1組をなすメモリセルトランジスタTrmがそれぞれのドレイン領域を共有し、隣り合う2組のメモリセルトランジスタTrmがそれぞれのソース領域を共有し、メモリセルトランジスタTrmのY方向に並んだ各列の間がトレンチ型の素子分離領域であるSTI(shallow trench isolation)領域3で分離されている。 In the NOR type cell array, two adjacent memory cell transistors Trm share a drain region, and two adjacent memory cell transistors Trm share a source region. Each column of Trm arranged in the Y direction is separated by an STI (shallow trench isolation) region 3 which is a trench type element isolation region.
そして、セルアレイ上で同一行のメモリセルトランジスタTrmのコントロール電極に共通に連なるように複数のワード線WLがX方向(行方向)に配設され、同一行のメモリセルの各ソース領域Sに共通に接続された金属配線からなる共通ソース線としての複数のローカルソース線LSがX方向(行方向)に配設されている。このローカルソース線LSは、図2にも示しているように、上端部が幅広に形成されており、隣接するゲート電極MGの上面の一部を覆うように形成されている。 A plurality of word lines WL are arranged in the X direction (row direction) so as to be connected in common to the control electrodes of the memory cell transistors Trm in the same row on the cell array, and are common to the source regions S of the memory cells in the same row. A plurality of local source lines LS are arranged in the X direction (row direction) as common source lines made of metal wirings connected to. As shown in FIG. 2, the local source line LS has a wide upper end and is formed so as to cover a part of the upper surface of the adjacent gate electrode MG.
また、セルアレイ上で同一列のメモリセルトランジスタTrmのドレイン領域に共通にコンタクトするように金属配線からなる複数のビット線BLがY方向(列方向)に配設され、複数のローカルソース線LSに共通にコンタクトする金属配線からなる複数のソース線(メインソース線)MSがビット線BL配列内で間欠的にY方向(列方向)に配設されている。 In addition, a plurality of bit lines BL made of metal wiring are arranged in the Y direction (column direction) so as to be in common contact with the drain regions of the memory cell transistors Trm in the same column on the cell array, and are connected to the plurality of local source lines LS. A plurality of source lines (main source lines) MS made of common metal wires are intermittently arranged in the Y direction (column direction) in the bit line BL array.
上記したように隣り合う2個のメモリセルトランジスタTrmで共有するドレインは、ドレインコンタクトDCを介して低抵抗のビット線BLに繋がっている。また、隣り合う2個のメモリセルトランジスタTrmで共有するソースは、ワード線WL間でワード線WLと平行して存在するローカルソース線LSに繋がっており、このローカルソース線LSはソース線コンタクトを介して低抵抗のメインソース線MSに繋がり、セルアレイ外部から電位が与えられる。 As described above, the drain shared by two adjacent memory cell transistors Trm is connected to the low-resistance bit line BL via the drain contact DC. Further, a source shared by two adjacent memory cell transistors Trm is connected to a local source line LS existing in parallel with the word line WL between the word lines WL, and the local source line LS has a source line contact. And is connected to a low-resistance main source line MS, and a potential is applied from outside the cell array.
上記構成のNOR型フラッシュメモリは、メモリセルトランジスタにデータを書き込むためにチャネルホットエレクトロン注入を用いて浮遊ゲート電極へ電子注入を行う時、メモリセルトランジスタTrmのソースとウェル領域には接地電位を与える。そして、制御ゲートとドレインに対してはホットエレクトロンの発生効率が最大となるような所望の電位を、それぞれ対応してワード線WLとビット線BLを介して外部回路から与える。 In the NOR type flash memory having the above configuration, when channel hot electron injection is used to inject electrons into the floating gate electrode in order to write data to the memory cell transistor, a ground potential is applied to the source and well regions of the memory cell transistor Trm. . A desired potential that maximizes the generation efficiency of hot electrons is applied from the external circuit to the control gate and drain via the word line WL and the bit line BL, respectively.
図3は図2中A−A線で示す部分の縦断面を示すもので、活性領域2の長手方向に沿った部分のゲート電極MG、ドレインコンタクトDCおよびローカルソース線LSの断面を示している。シリコン基板1の表面にはゲート絶縁膜としてのシリコン酸化膜4を介してゲート電極MGが所定間隔で形成されている。ゲート電極MGは、下層から浮遊ゲート電極用の多結晶シリコン膜5、ゲート間絶縁膜としてのONO(Oxide-Nitride-Oxide)膜6、制御ゲート電極用の多結晶シリコン膜7、WSi(タングステンシリサイド)膜8、第1の絶縁膜としてのシリコン酸化膜9が順次積層された構成である。
FIG. 3 shows a longitudinal section of the portion indicated by the line AA in FIG. 2, and shows a section of the gate electrode MG, drain contact DC and local source line LS along the longitudinal direction of the
ゲート電極MG脇のシリコン基板1の表層には、ドレイン領域に対応して不純物拡散領域1aが形成され、ソース領域に対応して不純物拡散領域1bが形成されている。ゲート電極MGの上面、側面およびゲート電極MG間のシリコン基板1の表面を覆うようにTEOS酸化膜などからなるシリコン酸化膜10および第2の絶縁膜としてのシリコン窒化膜11が積層形成されている。ゲート電極MG間の不純物拡散領域1a(ドレイン領域)に対応する部分には、底部からゲート電極MGの上面部までシリコン酸化膜としてBPSG膜12が埋め込み形成されている。
On the surface layer of the
BPSG膜12は、CMP(chemical mechanical polishing)法によりゲート電極MGの上面を覆うシリコン窒化膜11の上面高さに一致するように平坦化されている。ゲート電極MGの上面およびBPSG膜12の上部に層間絶縁膜としてのシリコン酸化膜13が積層形成されている。
The
この不純物拡散領域1aに対応する部分に、シリコン酸化膜13、BPSG膜12、シリコン窒化膜11、シリコン酸化膜10を貫通して不純物拡散領域1aに接触するように上方からドレインコンタクトDCが埋め込み形成されている。ドレインコンタクトDCは、バリアメタルとしてのチタン(Ti)膜14およびコンタクトプラグとしてのタングステン(W)膜15から構成されている。
A drain contact DC is buried in the portion corresponding to the impurity diffusion region 1a from above so as to penetrate the
ゲート電極MG間の不純物拡散領域1bに対応する部分に、ローカルソース線LSが埋め込み形成されている。ローカルソース線LSの下部は、ゲート電極MG間のBPSG膜12が除去されると共に、ソース領域である不純物拡散領域1bの表面が露出するようにシリコン窒化膜11、シリコン酸化膜10が除去された溝内に形成されている。ローカルソース線LSの上部は、両側に位置するゲート電極MGの上面のシリコン酸化膜10およびシリコン窒化膜11を一部除去した部分にひさし状に突出してその部分に埋め込まれるように形成されている。すなわち、ローカルソース線LSの上部は、その幅寸法が両側に位置するゲート電極間の幅寸法より大きくなるよう形成されている。ローカルソース線LSの上部は、その上面がシリコン窒化膜11の上面と一致するように前述したCMP法による処理で埋め込み形成されている。ローカルソース線LSは上部および下部の形状により、全体としての断面形状が略T字形状となっている。また、ローカルソース線LSは、バリアメタルとしてのチタン(Ti)膜14およびコンタクトプラグとしてのタングステン(W)膜15から構成されている。
A local source line LS is embedded in a portion corresponding to the
ローカルソース線LSのメインソース線MSLと接続する部分に、図3に示しているように、シリコン酸化膜13を貫通して形成されたヴィアプラグVPが形成され、ヴィアプラグVPを介してローカルソース線LSとメインソース線MSLが電気的に接続されている。このヴィアプラグVPは、その幅寸法がローカルソース線LSの上部の幅寸法より小さく形成されている。なお、ヴィアプラグVPも、バリアメタルとしてのチタン(Ti)膜14およびコンタクトプラグとしてのタングステン(W)膜15から構成されている。
As shown in FIG. 3, a via plug VP formed through the
次に、上記構成の製造工程について説明する。図4ないし図11は、NOR型フラッシュメモリ装置の製造工程を概略的に示すもので、図2中、活性領域2の方向(Y方向)に沿った断面を示している。また、以下の説明においては、ローカルソース線LSおよびドレインコンタクトDCの形成工程を中心として説明し、その他の工程については簡単に説明する。
Next, the manufacturing process of the said structure is demonstrated. 4 to 11 schematically show a manufacturing process of the NOR type flash memory device, and show a cross section along the direction (Y direction) of the
まず、図4において、シリコン基板1に、必要なウェルを形成した後、ゲート絶縁膜であるシリコン酸化膜4を形成し、その上に浮遊ゲート電極用の多結晶シリコン膜5およびハードマスクなどを形成した状態で、トレンチを形成し、そのトレンチ内に絶縁膜を埋め込んで素子分離領域であるSTI領域3を形成する。続いて、ゲート電極MGの残りの層構造として、ゲート間絶縁膜としてのONO膜6、制御ゲート電極としての多結晶シリコン膜7、タングステンシリサイド(WSi)膜8およびシリコン酸化膜9を形成する。
First, in FIG. 4, after forming necessary wells in the
次に、図5に示すように、フォトリソグラフィ処理でレジストをパターンニングしてこれをマスクとし、RIE(reactive ion etching)処理により、シリコン酸化膜9、タングステンシリサイド膜8、多結晶シリコン膜7、ONO膜6、多結晶シリコン膜5およびシリコン酸化膜4を除去してゲート電極MGを分離形成する。この状態で、ゲート電極MG間のソース領域およびドレイン領域に対応する部分にイオン注入により不純物を導入して不純物拡散領域1a、1bを形成する。なお、シリコン酸化膜4は、除去しないままとすることもできる。
Next, as shown in FIG. 5, the resist is patterned by a photolithography process, and this is used as a mask, and by a RIE (reactive ion etching) process, a
次に、図6に示すように、分離形成されたゲート電極MGの上面、側面およびシリコン基板1の不純物拡散領域1a、1bのそれぞれを覆うように全面にシリコン酸化膜10およびシリコン窒化膜11を形成する。シリコン窒化膜11は、エッチングストッパとして機能する他、CMPのストッパとしても機能する。
Next, as shown in FIG. 6, a
次に、図7に示すように、ゲート電極MG間に埋め込みよう絶縁膜としてのBPSG膜12を埋め込む。まず、上記構成の上面にBPSG膜12を全面に形成する。BPSG膜12の膜厚は、ゲート電極MG間を埋め込むことができる程度以上である。この後、CMP法によりゲート電極MG上に残っているBPSG膜12を研磨し、シリコン窒化膜12をストッパとして平坦化する。これにより、図7に示しているように、ゲート電極MG間がBPSG膜12で充填された状態となる。
Next, as shown in FIG. 7, a
次に、図8に示すように、フォトリソグラフィ技術によりローカルソース線LSの溝形成のためのエッチングを行う。まず、レジスト16をパターンニングして、ローカルソース線LSの形成領域に帯状の開口部16aを形成する。この開口部16aは、不純物拡散領域1b上に埋め込まれたBPSG膜12の上面と、その両側に位置するゲート電極MG上のシリコン窒化膜11のうち不純物拡散領域1b側の端部からゲート電極MGの上面中央部に対応する部分までを露出するよう形成される。すなわち、開口部16aは、その幅寸法が不純物拡散領域1bに隣接するゲート電極MG間の幅寸法より大きくなるよう形成される。また、開口部16aは図2で示したX方向に帯状に形成されている。
Next, as shown in FIG. 8, etching for forming a groove of the local source line LS is performed by photolithography. First, the resist 16 is patterned to form a strip-shaped
続いて、フッ酸(HF)などのエッチング液でウェットエッチング処理を行うことにより、シリコン窒化膜12をエッチングストッパとして、開口部16aに露出しているゲート電極MG間に充填されているBPSG膜12を選択的に除去する。
Subsequently, by performing a wet etching process with an etchant such as hydrofluoric acid (HF), using the
次に、図9に示すように、上記したレジスト16が残った状態で、RIE法によりエッチングを行い、露出しているシリコン窒化膜11およびシリコン酸化膜10を除去し、不純物拡散領域1bの表面を露出させる。このとき、ゲート電極MGの上面のシリコン窒化膜11およびシリコン酸化膜10も除去され、ゲート電極MGの上部に形成しているシリコン酸化膜9が露出した状態となる。
Next, as shown in FIG. 9, with the above resist 16 remaining, etching is performed by RIE to remove the exposed
これにより、ローカルソース線LS形成のための溝として、ゲート電極MG間のシリコン窒化膜11が対向する部分の下部溝17aと、ゲート電極MGの上面部でシリコン酸化膜10およびシリコン窒化膜11が部分的に除去された上部溝17bとが形成される。
Thereby, as a groove for forming the local source line LS, the
次に、レジスト16をアッシング処理により除去し、図10に示すように、ローカルソース線LSを形成する。ローカルソース線LSの形成では、まず、バリアメタル層としてチタン膜14を成膜し、この後、下部溝17aを埋め込むようにタングステン膜15を成膜する。不純物拡散領域1bはローカルソース線LSのタングステン膜15によりオーミックコンタクトが形成される。この後、CMP処理により、シリコン窒化膜11をストッパとしてチタン膜14およびタングステン膜15を除去して平坦化する。これにより、図示のように断面がT字型のローカルソース線LSが形成される。
Next, the resist 16 is removed by ashing, and a local source line LS is formed as shown in FIG. In forming the local source line LS, first, a
次に、図11に示すように、上記構成の上面部にシリコン酸化膜13を形成し、フォトリソグラフィ処理によりレジスト18をパターンニングして開口部18a、18bを形成し、その後コンタクトホール19を形成する。層間絶縁膜としてのシリコン酸化膜13は、CVD法により形成する。レジスト18のパターンニングでは、ドレインコンタクトDCのためのコンタクトホール19形成用の開口部18aと、ローカルソース線LSへの導通を図るためのヴィアプラグVP用の開口部18bを形成する。
Next, as shown in FIG. 11, a
RIE法により、レジスト18をマスクとしてエッチングを行い、コンタクトホール19およびヴィアホール20を同時に形成する。コンタクトホール19は、シリコン酸化膜13、BPSG膜12、シリコン窒化膜11、シリコン酸化膜10を貫通して不純物拡散領域1aの表面に達するように形成され、ヴィアホール20はシリコン酸化膜13を貫通してローカルソース線LSの上面に達するように形成される。この場合、コンタクトホール19を形成するためのエッチングの条件では、ローカルソース線LSを構成しているタングステンシリサイドがエッチングストッパとなり、これにより、同時に形成することができる。
Etching is performed by the RIE method using the resist 18 as a mask to form the
この後、レジスト18をアッシング処理などで除去し、続いて図3に示すようにコンタクトホール19内およびヴィアホール20内にドレインコンタクトDCおよびヴィアプラグVPを形成する。ローカルソース線LSの形成と同様に、コンタクトホール10内およびヴィアホール20内に、バリアメタルとしてのチタン(Ti)膜14を形成した後に、タングステン膜15を埋め込むように形成する。この後、シリコン酸化膜13上に残ったチタン膜14およびタングステン膜15をCMP法により研磨して除去し、全体を平坦化する。これにより、図3に示した構成を得る。
Thereafter, the resist 18 is removed by ashing or the like, and subsequently, the drain contact DC and the via plug VP are formed in the
なお、実際の半導体装置は、この後種々の周知な製造工程を経てNOR型フラッシュメモリ装置のチップとして形成されるものである。
このような本実施形態によれば、ローカルソース線LSのパターンニングに際して、ゲート電極MGの上部が部分的に露出するように、レジスト16に幅寸法がゲート電極MG間の幅寸法より大きな開口部16aを形成し、ウェットエッチングによりBPSG膜12を除去し、この後ドライエッチング処理で下部溝17aおよび上部溝17bを形成するので、フォトリソグラフィ処理での合わせずれが生じたとしてもゲート電極MGとの間でのショートを発生させることなくローカルソース線LSを形成することができる。
The actual semiconductor device is formed as a chip of a NOR flash memory device through various well-known manufacturing processes.
According to this embodiment, when patterning the local source line LS, an opening having a width dimension larger than the width dimension between the gate electrodes MG is formed in the resist 16 so that the upper part of the gate electrode MG is partially exposed. 16a is formed, the
また、このとき形成するローカルソース線LSの上部を幅の広い形状とすることで、この上部に形成するヴィアプラグVPの合わせずれに対しても余裕を持たせることができるようになり、工程能力の向上を図ることができる。 In addition, by forming the upper portion of the local source line LS formed at this time with a wide shape, it is possible to provide a margin for misalignment of the via plug VP formed on the upper portion, and process capability. Can be improved.
また、ローカルソース線LSと別途にフォトリソグラフィ処理を行うことでドレインコンタクトDCを形成するので、ドレインコンタクトDCのコンタクトホール19の形成に際しても、ヴィアホール20の位置ずれに余裕を持たせることができることから、合わせずれに対する工程能力をドレインコンタクトDCのみの工程を考慮することで良く、これによって全体として工程能力を高めることができ、ゲート電極MGとの間のショート発生も抑制することができる。換言すれば、パターン設計における微細化の制限を少なくすることができるようになる。
In addition, since the drain contact DC is formed by performing a photolithography process separately from the local source line LS, it is possible to provide a margin for the displacement of the via
(他の実施形態)
本発明は、上記実施例にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified or expanded as follows.
ローカルソース線LSの上部の幅寸法は、工程能力とゲート電極MGの幅寸法や、ゲート電極MG間の間隔寸法などのパターン幅に応じて適宜の幅に設定することができる。
ローカルソース線LS、ドレインコンタクトDCおよびヴィアプラグVPを構成しているバリアメタルとしてのチタン膜14は、窒化チタン(TiN)膜など他のバリアメタルを用いることができる。タングステン膜15についても、銅やアルミニウムなど他の導体膜を用いることができる。
The width dimension of the upper part of the local source line LS can be set to an appropriate width according to the pattern width such as the process capability, the width dimension of the gate electrode MG, and the distance dimension between the gate electrodes MG.
Other barrier metals such as a titanium nitride (TiN) film can be used for the
図面中、1はシリコン基板(半導体基板)、3はSTI領域(素子分離領域)、4はシリコン酸化膜(ゲート絶縁膜)、9はシリコン酸化膜、10はシリコン酸化膜、11はシリコン窒化膜、12はBPSG膜、13はシリコン酸化膜、14はチタン膜、15はタングステンシリサイド膜、17aは下部溝、17bは上部溝、19はコンタクトホール、20はヴィアホール、MGはゲート電極、LSはローカルソース線(共通ソース線)、DCはドレインコンタクトである。 In the drawings, 1 is a silicon substrate (semiconductor substrate), 3 is an STI region (element isolation region), 4 is a silicon oxide film (gate insulating film), 9 is a silicon oxide film, 10 is a silicon oxide film, and 11 is a silicon nitride film. , 12 is a BPSG film, 13 is a silicon oxide film, 14 is a titanium film, 15 is a tungsten silicide film, 17a is a lower groove, 17b is an upper groove, 19 is a contact hole, 20 is a via hole, MG is a gate electrode, and LS is A local source line (common source line), DC is a drain contact.
Claims (5)
前記複数のトランジスタを所定個数列状に並べたセルアレイ間を絶縁分離する素子分離領域と、
前記ゲート電極の上面部および側壁部を覆うように形成された第2の絶縁膜と、
前記ソース領域に電気的に接触すると共に当該ソース領域に面した二つの前記トランジスタのゲート電極の側壁部に前記第2の絶縁膜を介して接する下部と、二つの前記ゲート電極の上面の一部をそれぞれ覆う上部とを有し、前記素子分離領域を介して隣接する位置に形成された前記トランジスタのソース領域間を電気的に共通に接続する共通ソース線と、
前記共通ソース線に電気的に接続するよう前記共通ソース線の上部上に形成されたプラグとを具備したことを特徴とする半導体装置。 A gate electrode formed on the surface of the semiconductor substrate through a gate insulating film and having a first insulating film on an upper surface portion; and a source region and a drain region formed on a surface layer portion of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode. A plurality of transistors,
An element isolation region for insulatingly separating cell arrays in which a plurality of transistors are arranged in a predetermined number of rows;
A second insulating film formed to cover the upper surface portion and the side wall portion of the gate electrode;
A lower portion that is in electrical contact with the source region and is in contact with the side walls of the gate electrodes of the two transistors facing the source region via the second insulating film, and a part of the upper surface of the two gate electrodes And a common source line electrically connecting in common between the source regions of the transistors formed at adjacent positions via the element isolation region,
A semiconductor device comprising: a plug formed on an upper portion of the common source line so as to be electrically connected to the common source line.
前記第2の絶縁膜は、前記ゲート電極を覆うように形成された酸化膜および前記酸化膜を覆うように形成された窒化膜の積層膜であることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device, wherein the second insulating film is a stacked film of an oxide film formed so as to cover the gate electrode and a nitride film formed so as to cover the oxide film.
前記プラグの幅寸法は前記共通ソース線の前記上部の幅寸法より小さいことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 or 2,
The semiconductor device according to claim 1, wherein a width dimension of the plug is smaller than a width dimension of the upper portion of the common source line.
前記半導体基板の表層であって前記ゲート電極で挟まれた領域に不純物を導入してソース領域およびドレイン領域を形成する工程と、
前記ゲート電極の側壁および上面と前記ソース領域およびドレイン領域の表面に第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜が形成された前記ゲート電極間を埋め込むように前記半導体基板上に埋め込み用絶縁膜を形成する工程と、
前記ソース領域に対応する部分の両側に位置する前記ゲート電極の幅寸法よりも大きな幅寸法を有する帯状の開口パターンが前記ソース領域に対応する部分を露出するよう、前記ゲート電極および前記埋め込み用絶縁膜上にレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとしてウェットエッチングにより前記ソース領域に対応する部分に形成された前記埋め込み用絶縁膜を除去する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして異方性ドライエッチングにより、前記埋め込み用絶縁膜の除去により露出した前記半導体基板上および前記ゲート電極上の前記第2の絶縁膜を除去する工程と、
前記第2の絶縁膜を除去した部分に導体を埋め込んで共通ソース線を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a plurality of active regions divided into strips in an element isolation region on a semiconductor substrate, forming a gate insulating film in each active region and forming a gate electrode having a first insulating film on an upper surface;
Forming a source region and a drain region by introducing impurities into a surface layer of the semiconductor substrate and sandwiched between the gate electrodes;
Forming a second insulating film on the sidewall and upper surface of the gate electrode and on the surfaces of the source region and the drain region;
Forming a buried insulating film on the semiconductor substrate so as to be buried between the gate electrodes formed with the second insulating film;
The gate electrode and the buried insulating layer are exposed such that a strip-shaped opening pattern having a width dimension larger than the width dimension of the gate electrode located on both sides of the portion corresponding to the source region exposes the portion corresponding to the source region. Forming a resist pattern on the film;
Removing the buried insulating film formed in a portion corresponding to the source region by wet etching using the resist pattern as a mask;
Removing the second insulating film on the semiconductor substrate and the gate electrode exposed by removing the buried insulating film by anisotropic dry etching using the resist pattern as a mask;
Forming a common source line by burying a conductor in a portion where the second insulating film is removed;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記第2の絶縁膜を形成する工程では、前記ゲート電極を覆うように酸化膜および窒化膜の積層膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 4,
In the step of forming the second insulating film, a stacked film of an oxide film and a nitride film is formed so as to cover the gate electrode.
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