JP2001168304A - Non-volatile semiconductor memory device - Google Patents

Non-volatile semiconductor memory device

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JP2001168304A
JP2001168304A JP34529899A JP34529899A JP2001168304A JP 2001168304 A JP2001168304 A JP 2001168304A JP 34529899 A JP34529899 A JP 34529899A JP 34529899 A JP34529899 A JP 34529899A JP 2001168304 A JP2001168304 A JP 2001168304A
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memory cell
region
contact
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和裕 清水
Yuji Takeuchi
祐司 竹内
Riichiro Shirata
理一郎 白田
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make bit lines narrow in pitch go as to enhance a cell array in degree of integration. SOLUTION: Element isolation regions 14 extend in the column direction, and control gate layers (word line) 18 extend in the row direction. Contact holes 30 are each formed like a rectangle, where the long side and short, side of the rectangle are parallel to the column direction and the row direction respectively. The width Xh of the hole 30 in the row direction is shortened, by which the pitch Xpitch of the contact holes can be shortened. The contact hole 30 is rectangular itself, so that it can be more accurately controlled in dimension and processing than a case in which it is square. Xpitch is equal to the repetitive pitch Xe and Xi of an element region.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、不揮発性半導体記
憶装置に係わり、特に、高密度型、高集積型不揮発性半
導体記憶装置のセルレイアウトの改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device, and more particularly to an improvement in a cell layout of a high-density type and highly integrated nonvolatile semiconductor memory device.

【0002】[0002]

【従来の技術】電気的にデータの書き換えが可能な不揮
発性半導体記憶装置は、高速ROMやマスストレージ用
として広く使用されている。また、不揮発性半導体記憶
装置のメモリセルは、一般に、MOSトランジスタから
構成されている。メモリセル構造としては、電荷授受層
と制御ゲート層を有するスタックゲート構造及び制御ゲ
ート層のみから構成されるシングルゲート構造が一般的
に使用される。
2. Description of the Related Art An electrically rewritable nonvolatile semiconductor memory device is widely used for high-speed ROM and mass storage. In addition, a memory cell of a nonvolatile semiconductor memory device is generally formed of a MOS transistor. As a memory cell structure, a stack gate structure having a charge transfer layer and a control gate layer, and a single gate structure including only a control gate layer are generally used.

【0003】図33乃至図35は、スタックゲート構造
を有するメモリセルの一例を示している。図33は、メ
モリセルの平面図であり、図34は、図33のXXXI
V−XXXIV線に沿う断面図であり、図35は、図3
3のXXXV−XXXV線に沿う断面図である。
FIGS. 33 to 35 show an example of a memory cell having a stack gate structure. FIG. 33 is a plan view of a memory cell, and FIG. 34 is a XXXI of FIG.
35 is a sectional view taken along a line V-XXXIV, and FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along line XXXV-XXXV of FIG.

【0004】本例では、メモリセルは、Nチャネル型M
OSトランジスタから構成される。この場合、メモリセ
ルは、P型シリコン基板内又はP型ウエル領域内に形成
される。本例では、メモリセルは、P型ウエル領域内に
形成するようにしている。
In this example, a memory cell is an N-channel type M
It is composed of an OS transistor. In this case, the memory cell is formed in the P-type silicon substrate or the P-type well region. In this example, the memory cells are formed in the P-type well region.

【0005】具体的には、P型シリコン基板11内に
は、Nウエル領域12及びPウエル領域13が形成され
る。また、シリコン基板11には、素子分離のためのト
レンチが形成され、そのトレンチ内に素子分離用絶縁材
料(例えば、酸化シリコン)14が埋め込まれる。
Specifically, an N-well region 12 and a P-well region 13 are formed in a P-type silicon substrate 11. A trench for element isolation is formed in the silicon substrate 11, and an insulating material for element isolation (for example, silicon oxide) 14 is embedded in the trench.

【0006】素子分離用絶縁材料14に挟まれた領域
は、素子領域となる。素子領域におけるシリコン基板1
1(Pウエル領域13)上には、書き込み/消去時に微
小なトンネル電流を流すことができるような薄いトンネ
ル絶縁膜(例えば、酸化シリコン)15が形成される。
The region sandwiched between the element isolation insulating materials 14 is an element region. Silicon substrate 1 in element region
On the 1 (P-well region 13), a thin tunnel insulating film (for example, silicon oxide) 15 that allows a small tunnel current to flow at the time of writing / erasing is formed.

【0007】トンネル絶縁膜15上には、電荷授受層1
6が形成される。電荷授受層16は、電気的に浮遊状態
の導電層(例えば、不純物を含んだポリシリコン層)か
ら構成される。
The charge transfer layer 1 is formed on the tunnel insulating film 15.
6 are formed. The charge transfer layer 16 is formed of an electrically floating conductive layer (for example, a polysilicon layer containing impurities).

【0008】電荷授受層16上には、ゲート間絶縁層1
7を介して、制御ゲート層18が形成される。電荷授受
層16と制御ゲート層18は、容量結合されているた
め、制御ゲート層18の電位が変動すると、電荷授受層
16の電位も変動する。
On the charge transfer layer 16, an inter-gate insulating layer 1
Through 7, the control gate layer 18 is formed. Since the charge transfer layer 16 and the control gate layer 18 are capacitively coupled, when the potential of the control gate layer 18 changes, the potential of the charge transfer layer 16 also changes.

【0009】電荷授受層16及び制御ゲート層18は、
自己整合的に同時に加工されるため、制御ゲート層(ワ
ード線)18が延びる方向(ロウ方向)に垂直な方向
(カラム方向)の側端部が互いに一致している。また、
電荷授受層16のロウ方向の側端部は、素子分離用絶縁
材料14上に存在している。
The charge transfer layer 16 and the control gate layer 18 are
Since they are simultaneously processed in a self-aligned manner, the side ends in the direction (column direction) perpendicular to the direction (row direction) in which the control gate layer (word line) 18 extends coincide with each other. Also,
The side end in the row direction of the charge transfer layer 16 is present on the element isolation insulating material 14.

【0010】素子領域において、電荷授受層16の直下
のシリコン基板11の表面領域は、チャネル領域となっ
ている。また、チャネル領域の両側には、N型拡散層
(ソース領域又はドレイン領域)19が形成される。
In the element region, a surface region of the silicon substrate 11 immediately below the charge transfer layer 16 is a channel region. An N-type diffusion layer (source region or drain region) 19 is formed on both sides of the channel region.

【0011】上述のスタックゲート構造を有するメモリ
セルにおいて、メモリセルのデータは、電荷授受層16
内の電荷量により決定される。即ち、メモリセルの閾値
は、電荷授受層16内の負電荷(電子)が多くなれば、
高くなり、電荷授受層16内の正電荷(正孔)が多くな
れば、低くなる。
In the memory cell having the above-described stack gate structure, data of the memory cell is stored in the charge transfer layer 16.
Is determined by the amount of charge in In other words, the threshold value of the memory cell is such that if the amount of negative charges (electrons) in the charge
It becomes higher and increases as the number of positive charges (holes) in the charge transfer layer 16 increases.

【0012】そして、電荷授受層16内の負電荷が多い
状態は、書き込み状態と呼ばれ、電荷授受層16内の正
電荷が多い状態は、消去状態と呼ばれる。
A state in which the charge transfer layer 16 has a large amount of negative charges is called a write state, and a state in which the charge transfer layer 16 has a large amount of positive charges is called an erased state.

【0013】電荷授受層16内の電荷量は、書き込み/
消去動作時に、トンネル絶縁膜15にトンネル電流を流
すことにより調節できる。トンネル電流が流れるか否か
は、制御ゲート層(電荷授受層)とチャネルの間に印加
される電圧により決定される。つまり、トンネル絶縁膜
15に高電圧が印加されれば、トンネル電流が流れるこ
とになる。
The amount of charge in the charge transfer layer 16 is determined by
At the time of the erase operation, it can be adjusted by flowing a tunnel current through the tunnel insulating film 15. Whether or not a tunnel current flows is determined by a voltage applied between the control gate layer (charge transfer layer) and the channel. That is, when a high voltage is applied to the tunnel insulating film 15, a tunnel current flows.

【0014】例えば、トンネル絶縁膜15に高電圧が印
加され、チャネルの電位が電荷授受層の電位よりも高い
場合には、トンネル電流は、チャネルから電荷授受層に
向って流れる。また、トンネル絶縁膜15に高電圧が印
加され、電荷授受層の電位がチャネルの電位よりも高い
場合には、トンネル電流は、電荷授受層からチャネルに
向って流れる。
For example, when a high voltage is applied to the tunnel insulating film 15 and the potential of the channel is higher than the potential of the charge transfer layer, the tunnel current flows from the channel toward the charge transfer layer. When a high voltage is applied to the tunnel insulating film 15 and the potential of the charge transfer layer is higher than the potential of the channel, the tunnel current flows from the charge transfer layer toward the channel.

【0015】図36乃至図38は、シングルゲート構造
を有するメモリセルの一例を示している。図36は、メ
モリセルの平面図であり、図37は、図36のXXXV
II−XXXVII線に沿う断面図であり、図38は、
図36のXXXVIII−XXXVIII線に沿う断面
図である。
FIGS. 36 to 38 show an example of a memory cell having a single gate structure. FIG. 36 is a plan view of a memory cell, and FIG. 37 is a XXXV of FIG.
FIG. 38 is a cross-sectional view taken along the line II-XXXVII,
FIG. 37 is a cross-sectional view of FIG. 36 taken along the line XXXVIII-XXXVIII.

【0016】本例においても、メモリセルは、Nチャネ
ル型MOSトランジスタから構成される。この場合、メ
モリセルは、P型シリコン基板内又はP型ウエル領域内
に形成される。但し、本例では、メモリセルは、P型ウ
エル領域内に形成するようにしている。
Also in this example, the memory cell is formed of an N-channel MOS transistor. In this case, the memory cell is formed in the P-type silicon substrate or the P-type well region. However, in this example, the memory cells are formed in the P-type well region.

【0017】具体的には、P型シリコン基板21内に
は、Nウエル領域22及びPウエル領域23が形成され
る。また、シリコン基板21には、素子分離のためのト
レンチが形成され、そのトレンチ内に素子分離用絶縁材
料(例えば、酸化シリコン)24が埋め込まれる。
Specifically, an N-well region 22 and a P-well region 23 are formed in a P-type silicon substrate 21. A trench for element isolation is formed in the silicon substrate 21, and an insulating material for element isolation (for example, silicon oxide) 24 is buried in the trench.

【0018】素子分離用絶縁材料24に挟まれた領域
は、素子領域となる。素子領域におけるシリコン基板2
1(Pウエル領域23)上には、書き込み/消去時に微
小なトンネル電流を流すことができるような薄いトンネ
ル絶縁膜(例えば、酸化シリコン)25が形成される。
The region sandwiched between the element isolation insulating materials 24 is an element region. Silicon substrate 2 in element region
On the 1 (P-well region 23), a thin tunnel insulating film (for example, silicon oxide) 25 capable of flowing a small tunnel current at the time of writing / erasing is formed.

【0019】トンネル絶縁膜25上には、電荷を保持す
ると共に電荷抜けを抑制するための電荷保持用絶縁層2
6が形成される。電荷保持用絶縁層26は、例えば、複
数の絶縁材料をスタックしたものから構成される。
On the tunnel insulating film 25, a charge holding insulating layer 2 for holding a charge and suppressing a charge loss.
6 are formed. The charge retaining insulating layer 26 is formed, for example, by stacking a plurality of insulating materials.

【0020】電荷保持用絶縁層26上には、制御ゲート
層27が形成される。また、素子領域において、制御ゲ
ート層27の直下のシリコン基板21の表面領域は、チ
ャネル領域となっている。また、チャネル領域の両側に
は、N型拡散層(ソース領域又はドレイン領域)28が
形成される。
On the charge retaining insulating layer 26, a control gate layer 27 is formed. In the element region, the surface region of the silicon substrate 21 immediately below the control gate layer 27 is a channel region. On both sides of the channel region, an N-type diffusion layer (source region or drain region) 28 is formed.

【0021】上述のシングルゲート構造を有するメモリ
セルにおいて、メモリセルのデータは、トンネル絶縁膜
25と電荷保持用絶縁層26の界面に形成される電荷ト
ラップ準位にトラップされた電荷量により決定される。
即ち、メモリセルの閾値は、電荷トラップ準位にトラッ
プされる負電荷(電子)が多くなれば、高くなり、電荷
トラップ準位にトラップされる正電荷(正孔)が多くな
れば、低くなる。
In the memory cell having the single gate structure described above, the data of the memory cell is determined by the amount of charge trapped at the charge trap level formed at the interface between the tunnel insulating film 25 and the charge retaining insulating layer 26. You.
That is, the threshold value of the memory cell increases as the number of negative charges (electrons) trapped in the charge trap level increases, and decreases as the number of positive charges (holes) trapped in the charge trap level increases. .

【0022】そして、電荷トラップ準位にトラップされ
た負電荷が多い状態は、書き込み状態と呼ばれ、電荷ト
ラップ準位にトラップされた正電荷が多い状態は、消去
状態と呼ばれる。
A state in which a large amount of negative charges are trapped in the charge trap level is called a write state, and a state in which a large amount of positive charges are trapped in the charge trap level is called an erase state.

【0023】トンネル絶縁膜25と電荷保持用絶縁層2
6の界面に形成される電荷トラップ準位の電荷量は、書
き込み/消去動作時に、トンネル絶縁膜25にトンネル
電流を流すことにより調節できる。トンネル電流が流れ
るか否かは、制御ゲート層とチャネルの間に印加される
電圧により決定される。つまり、トンネル絶縁膜25に
高電圧が印加されれば、トンネル電流が流れることにな
る。
Tunnel insulating film 25 and charge retaining insulating layer 2
The charge amount of the charge trap level formed at the interface of No. 6 can be adjusted by flowing a tunnel current through the tunnel insulating film 25 during a write / erase operation. Whether or not the tunnel current flows is determined by the voltage applied between the control gate layer and the channel. That is, when a high voltage is applied to the tunnel insulating film 25, a tunnel current flows.

【0024】例えば、トンネル絶縁膜25に高電圧が印
加され、チャネルの電位が制御ゲート層の電位よりも高
い場合には、トンネル電流は、チャネルから電荷保持用
絶縁層に向って流れる。また、トンネル絶縁膜25に高
電圧が印加され、制御ゲート層の電位がチャネルの電位
よりも高い場合には、トンネル電流は、電荷保持用絶縁
層からチャネルに向って流れる。
For example, when a high voltage is applied to the tunnel insulating film 25 and the potential of the channel is higher than the potential of the control gate layer, the tunnel current flows from the channel to the charge holding insulating layer. When a high voltage is applied to the tunnel insulating film 25 and the potential of the control gate layer is higher than the potential of the channel, the tunnel current flows from the charge holding insulating layer toward the channel.

【0025】なお、シングルゲート構造のメモリセルで
は、トンネル絶縁膜25と電荷保持用絶縁層26の間
に、電荷授受用絶縁層を設け、メモリセルの状態(デー
タ)を電荷授受用絶縁層にトラップされた電荷量に判断
するようにしてもよい。
In the memory cell having the single gate structure, a charge transfer insulating layer is provided between the tunnel insulating film 25 and the charge holding insulating layer 26, and the state (data) of the memory cell is transferred to the charge transfer insulating layer. The determination may be made based on the trapped charge amount.

【0026】図39乃至図42は、NORセル型不揮発
性半導体記憶装置のメモリセルアレイを示している。図
39及び図40は、メモリセルアレイの平面図であり、
図41は、図39及び図40のXLI−XLI線に沿う
断面図であり、図42は、図39及び図40のXLII
−XLII線に沿う断面図である。
FIGS. 39 to 42 show a memory cell array of a NOR cell type nonvolatile semiconductor memory device. 39 and 40 are plan views of the memory cell array.
FIG. 41 is a cross-sectional view taken along the line XLI-XLI in FIGS. 39 and 40, and FIG. 42 is a XLII in FIGS. 39 and 40.
It is sectional drawing which follows the -XLII line.

【0027】なお、図面を分かり易くするため、図39
では、ビット線が形成される配線層を省略し、図40で
は、ビット線が形成される配線層のみを示している。つ
まり、図40のビット線は、図39のデバイス上に形成
されることになる。
In order to make the drawing easier to understand, FIG.
In FIG. 40, a wiring layer on which bit lines are formed is omitted, and FIG. 40 shows only a wiring layer on which bit lines are formed. That is, the bit line in FIG. 40 is formed on the device in FIG.

【0028】本例では、スタックゲート構造のメモリセ
ルを用いて、メモリセルアレイを構成する場合について
説明するが、当然に、シングルゲート構造のメモリセル
であっても、同様のレイアウトを採用することができ
る。
In this example, a case where a memory cell array is formed using memory cells having a stack gate structure will be described. Naturally, a similar layout can be adopted even for a memory cell having a single gate structure. it can.

【0029】メモリセルの構造については、図33乃至
図35において説明したので、省略する。
The structure of the memory cell has been described with reference to FIGS.

【0030】メモリセルの制御ゲート層(ワード線)1
8は、ロウ方向に延びている。メモリセル上には、メモ
リセルを覆う層間絶縁膜(例えば、酸化シリコン)31
が形成される。層間絶縁膜31には、メモリセルのドレ
イン拡散層19dに達するコンタクトホール(ビット線
コンタクト)30が形成される。
Control gate layer (word line) 1 of memory cell
8 extends in the row direction. On the memory cell, an interlayer insulating film (for example, silicon oxide) 31 covering the memory cell 31
Is formed. A contact hole (bit line contact) 30 reaching the drain diffusion layer 19d of the memory cell is formed in the interlayer insulating film 31.

【0031】コンタクトホール30内には、導電材料か
ら構成されるコンタクトプラグ32が埋め込まれてい
る。そして、層間絶縁膜31上には、ビット線33が形
成される。ビット線33は、コンタクトプラグ32を介
してメモリセルのドレイン拡散層19dに電気的に接続
される。
In the contact hole 30, a contact plug 32 made of a conductive material is buried. Then, a bit line 33 is formed on the interlayer insulating film 31. The bit line 33 is electrically connected to the drain diffusion layer 19d of the memory cell via the contact plug 32.

【0032】ビット線33は、カラム方向に延びてい
る。つまり、制御ゲート層18とビット線33は、互い
に垂直又は概ね垂直に交差するように配置される。制御
ゲート層18とビット線33の交差点には、1つのメモ
リセルが配置される。
The bit line 33 extends in the column direction. That is, the control gate layer 18 and the bit line 33 are arranged so as to intersect each other vertically or substantially vertically. One memory cell is arranged at the intersection of the control gate layer 18 and the bit line 33.

【0033】ドレイン拡散層19dは、カラム方向の2
つのメモリセルに共有化され、ロウ方向のメモリセルに
対しては互いに独立している。ソース拡散層19sは、
ロウ方向に延び、共通ソース線となっている。従って、
ソース拡散層19sは、カラム方向の2つのメモリセル
に共有化されると共に、ソース拡散層19sに隣接する
ロウ方向の複数のメモリセルにも共有化される。
The drain diffusion layer 19d has a width of 2 in the column direction.
One memory cell is shared, and the memory cells in the row direction are independent of each other. The source diffusion layer 19 s
It extends in the row direction and serves as a common source line. Therefore,
The source diffusion layer 19s is shared by two memory cells in the column direction, and is also shared by a plurality of memory cells in the row direction adjacent to the source diffusion layer 19s.

【0034】また、ソース拡散層19sが形成される領
域には、素子分離用絶縁材料14が形成されない。つま
り、素子分離領域(素子分離絶縁材料)14は、カラム
方向に延びるように形成されるが、ソース拡散層19s
の部分で途切れている。また、1つのカラム内に存在す
るメモリセルのドレイン拡散層19dは、ビット線33
により互いに電気的に接続される。
The element isolation insulating material 14 is not formed in a region where the source diffusion layer 19s is formed. That is, the element isolation region (element isolation insulating material) 14 is formed so as to extend in the column direction.
Is interrupted at the part. The drain diffusion layer 19d of the memory cell existing in one column is connected to the bit line 33.
Are electrically connected to each other.

【0035】図43及び図44は、図39乃至図42の
デバイスを実際に製造した場合におけるコンタクトホー
ル(ビット線コンタクト)の形状を示している。
FIGS. 43 and 44 show the shapes of the contact holes (bit line contacts) when the device shown in FIGS. 39 to 42 is actually manufactured.

【0036】即ち、メモリセルが微細化され、コンタク
トホール(ビット線コンタクト)も微細化されてくる
と、コンタクトホールを正方形にレイアウトした場合で
あっても、マスクとなるレジスト膜の形状が円形にな
り、これをマスクにしてエッチングにより形成するコン
タクトホールの形状も円形になる場合がある。
That is, when memory cells are miniaturized and contact holes (bit line contacts) are also miniaturized, the shape of the resist film serving as a mask becomes circular even when the contact holes are laid out in a square shape. The shape of the contact hole formed by etching using this as a mask may be circular.

【0037】なお、本例は、単に、コンタクトホールの
形状が、正方形だけでなく、円形になる場合もあること
を説明するものである。
This example explains that the shape of the contact hole may be not only a square but also a circle.

【0038】図45乃至図48は、NANDセル型不揮
発性半導体記憶装置のメモリセルアレイを示している。
図45及び図46は、メモリセルアレイの平面図であ
り、図47は、図45及び図46のXLVII−XLV
II線に沿う断面図であり、図48は、図45及び図4
6のXLVIII−XLVIII線に沿う断面図であ
る。
FIGS. 45 to 48 show a memory cell array of a NAND cell type nonvolatile semiconductor memory device.
45 and 46 are plan views of the memory cell array, and FIG. 47 is a XLVII-XLV of FIG. 45 and FIG.
FIG. 48 is a sectional view taken along a line II, and FIGS.
FIG. 6 is a sectional view taken along line XLVIII-XLVIII of FIG.

【0039】なお、図面を分かり易くするため、図45
では、ビット線が形成される配線層を省略し、図46で
は、ビット線が形成される配線層のみを示している。つ
まり、図46のビット線は、図45のデバイス上に形成
されることになる。
In order to make the drawing easier to understand, FIG.
In FIG. 46, the wiring layer on which the bit line is formed is omitted, and FIG. 46 shows only the wiring layer on which the bit line is formed. That is, the bit line of FIG. 46 is formed on the device of FIG.

【0040】本例では、スタックゲート構造のメモリセ
ルを用いて、メモリセルアレイを構成する場合について
説明するが、当然に、シングルゲート構造のメモリセル
であっても、同様のレイアウトを採用することができ
る。
In this example, a case will be described in which a memory cell array is formed by using memory cells having a stacked gate structure. Naturally, a similar layout can be adopted even for a memory cell having a single gate structure. it can.

【0041】NANDセル型のメモリセルアレイは、複
数のNANDストリング(又はNANDセルユニット)
がビット線に接続される構造を有する。1つのNAND
ストリングは、直列接続される複数のメモリセルと、そ
の両端に1つずつ接続される2つのセレクトトランジス
タにより構成される。
A NAND cell type memory cell array is composed of a plurality of NAND strings (or NAND cell units).
Have a structure connected to a bit line. One NAND
The string includes a plurality of memory cells connected in series and two select transistors connected one at each end.

【0042】メモリセルの構造については、図33乃至
図35において説明したので、省略する。セレクトトラ
ンジスタの構造は、メモリセルと同様に、スタックゲー
ト構造を有している。しかし、セレクトトランジスタ
は、電荷授受層を有しておらず、例えば、上層ゲートと
下層ゲートが互いに接続され、1つのゲート電極(セレ
クトゲート線)SG1,SG2として機能している。
The structure of the memory cell has been described with reference to FIGS. The structure of the select transistor has a stack gate structure, like the memory cell. However, the select transistor does not have a charge transfer layer. For example, the upper gate and the lower gate are connected to each other, and function as one gate electrode (select gate line) SG1, SG2.

【0043】メモリセルの制御ゲート層(ワード線)1
8及びセレクトゲート線SG1,SG2は、共に、ロウ
方向に延びている。メモリセル上には、メモリセルを覆
う層間絶縁膜(例えば、酸化シリコン)31が形成され
る。層間絶縁膜31には、メモリセルのドレイン拡散層
19dに達するコンタクトホール(ビット線コンタク
ト)30が形成される。
Control gate layer (word line) 1 of memory cell
8 and select gate lines SG1 and SG2 both extend in the row direction. On the memory cell, an interlayer insulating film (for example, silicon oxide) 31 covering the memory cell is formed. A contact hole (bit line contact) 30 reaching the drain diffusion layer 19d of the memory cell is formed in the interlayer insulating film 31.

【0044】コンタクトホール30内には、導電材料か
ら構成されるコンタクトプラグ32が埋め込まれてい
る。そして、層間絶縁膜31上には、ビット線33が形
成される。ビット線33は、コンタクトプラグ32を介
してメモリセルのドレイン拡散層19dに電気的に接続
される。
In the contact hole 30, a contact plug 32 made of a conductive material is buried. Then, a bit line 33 is formed on the interlayer insulating film 31. The bit line 33 is electrically connected to the drain diffusion layer 19d of the memory cell via the contact plug 32.

【0045】ビット線33は、カラム方向に延びてい
る。つまり、制御ゲート層18とビット線33は、互い
に垂直又は概ね垂直に交差するように配置される。制御
ゲート層18とビット線33の交差点には、1つのメモ
リセルが配置される。
The bit line 33 extends in the column direction. That is, the control gate layer 18 and the bit line 33 are arranged so as to intersect each other vertically or substantially vertically. One memory cell is arranged at the intersection of the control gate layer 18 and the bit line 33.

【0046】NANDストリング内において、互いに隣
接する2つのトランジスタ(メモリセル、セレクトトラ
ンジスタ)は、1つの拡散層19を共有している。ま
た、NANDストリング内の最もビット線33側のドレ
イン拡散層19dは、カラム方向の2つのNANDスト
リングに共有化され、ロウ方向のNANDストリングに
対しては互いに独立している。ソース拡散層19sは、
ロウ方向に延び、共通ソース線となっている。従って、
ソース拡散層19sは、カラム方向の2つのNANDス
トリングに共有化されると共に、ソース拡散層19sに
隣接するロウ方向の複数のNANDストリングにも共有
化される。
In the NAND string, two adjacent transistors (memory cells and select transistors) share one diffusion layer 19. The drain diffusion layer 19d closest to the bit line 33 in the NAND string is shared by the two NAND strings in the column direction, and is independent of the NAND strings in the row direction. The source diffusion layer 19 s
It extends in the row direction and serves as a common source line. Therefore,
The source diffusion layer 19s is shared by two NAND strings in the column direction and is also shared by a plurality of NAND strings in the row direction adjacent to the source diffusion layer 19s.

【0047】また、ソース拡散層19sが形成される領
域には、素子分離用絶縁材料14が形成されない。つま
り、素子分離領域(素子分離絶縁材料)14は、カラム
方向に延びるように形成されるが、ソース拡散層19s
の部分で途切れている。また、1つのカラム内に存在す
るNANDストリングのドレイン拡散層19dは、ビッ
ト線33により互いに電気的に接続される。
The element isolation insulating material 14 is not formed in a region where the source diffusion layer 19s is formed. That is, the element isolation region (element isolation insulating material) 14 is formed so as to extend in the column direction.
Is interrupted at the part. Further, the drain diffusion layers 19 d of the NAND strings existing in one column are electrically connected to each other by the bit line 33.

【0048】図49及び図50は、図45乃至図48の
デバイスを実際に製造した場合におけるコンタクトホー
ル(ビット線コンタクト)の形状を示している。
FIGS. 49 and 50 show the shapes of the contact holes (bit line contacts) when the device shown in FIGS. 45 to 48 is actually manufactured.

【0049】即ち、メモリセルが微細化され、コンタク
トホール(ビット線コンタクト)も微細化されてくる
と、コンタクトホールを正方形にレイアウトした場合で
あっても、マスクとなるレジスト膜の形状が円形にな
り、これをマスクにしてエッチングにより形成するコン
タクトホールの形状も円形になる場合がある。
That is, when memory cells are miniaturized and contact holes (bit line contacts) are also miniaturized, the resist film serving as a mask has a circular shape even when the contact holes are laid out in a square shape. The shape of the contact hole formed by etching using this as a mask may be circular.

【0050】なお、本例は、単に、コンタクトホールの
形状が、正方形だけでなく、円形になる場合もあること
を説明するものである。
This example explains that the shape of the contact hole may be not only a square but also a circle.

【0051】[0051]

【発明が解決しようとする課題】以上、NORセル型と
NANDセル型の不揮発性半導体記憶装置について説明
したが、いずれの構造であっても、コンタクトホール
(ビット線コンタクト)30は、ロウ方向に一列に配置
される。
Although the NOR cell type and the NAND cell type non-volatile semiconductor memory devices have been described above, the contact hole (bit line contact) 30 is formed in the row direction in any structure. They are arranged in a line.

【0052】これは、ロウ方向に交互に配置される素子
領域と素子分離領域がカラム方向に延び、かつ、制御ゲ
ート層が素子領域に直交するロウ方向に延びる場合が、
最も高密度にメモリセルをレイアウトできると考えられ
るからである。つまり、このようなレイアウトを採用す
ると、コンタクトホール(ビット線コンタクト)30
は、必然的に、ロウ方向に一列に配置されることにな
る。
This is because the element regions and the element isolation regions alternately arranged in the row direction extend in the column direction, and the control gate layer extends in the row direction orthogonal to the element region.
This is because the memory cells can be laid out at the highest density. That is, if such a layout is adopted, the contact holes (bit line contacts) 30
Are inevitably arranged in a row in the row direction.

【0053】この場合、図39、図40、図45及び図
46に示すように、コンタクトホール(ビット線コンタ
クト)30は、一定ピッチ(又は一定周期)Xpitc
hで等間隔に配置される。そして、この一定ピッチXp
itchは、ロウ方向に交互に配置される素子領域と素
子分離領域の繰り返しピッチ(又は繰り返し周期)Xi
+Xeに等しくなる。なぜなら、両者が同じピッチでな
いと、コンタクトホールとセルのドレインとが次第にず
れてしまうからである。
In this case, as shown in FIGS. 39, 40, 45 and 46, the contact hole (bit line contact) 30 has a constant pitch (or constant period) Xpitc.
h and are arranged at equal intervals. And this constant pitch Xp
Itch is a repetition pitch (or repetition period) Xi of element regions and element isolation regions alternately arranged in the row direction.
+ Xe. This is because if the pitch is not the same, the contact hole and the drain of the cell gradually shift.

【0054】ここで、ロウ方向に交互に配置される素子
領域と素子分離領域は、いわゆるライン(素子領域、即
ち、シリコン基板11)とスペース(素子分離領域、即
ち、STI(Shallow Trench Isolation))の繰り返し
であり、その繰り返しピッチ(又は繰り返し周期)Xi
+Xeは、露光装置の性能や加工技術に応じて、狭める
ことが可能である。
Here, the element region and the element isolation region alternately arranged in the row direction include a so-called line (element region, ie, silicon substrate 11) and a space (element isolation region, ie, STI (Shallow Trench Isolation)). And its repetition pitch (or repetition period) Xi
+ Xe can be narrowed according to the performance of the exposure apparatus and the processing technique.

【0055】コンタクトホール(ビット線コンタクト)
30は、二酸化シリコン(SiO)などからなる層間
絶縁膜にホール(穴)を開口することにより形成され
る。このホール自体の径が狭いと、上手く開口できず、
その径が大きいと、隣り合うホールの間隔が狭くなり、
上手く加工できない。
Contact hole (bit line contact)
30 is formed by opening a hole (hole) in an interlayer insulating film made of silicon dioxide (SiO 2 ) or the like. If the diameter of this hole itself is small, it cannot be opened well,
If the diameter is large, the distance between adjacent holes will be narrow,
It cannot be processed well.

【0056】従って、露光加工技術で決定されるライン
&スペースの繰り返し周期とは異なり、コンタクトホー
ル(ビット線コンタクト)30のピッチXpitch
は、露光加工技術のみで決定されるのではなく、コンタ
クトホール30自体の大きさとコンタクトホール30同
士の間隔によっても決定される。
Therefore, unlike the repetition period of the line and space determined by the exposure processing technique, the pitch Xpitch of the contact hole (bit line contact) 30 is different.
Is determined not only by the exposure processing technique but also by the size of the contact holes 30 themselves and the distance between the contact holes 30.

【0057】また、コンタクトホール(ビット線コンタ
クト)30の形状は、正方形(製造後は、円形になる場
合がある。)に設定されている。また、正方形のホール
は、加工技術的にみて、ライン&スペースよりも微細化
が困難なことが知られている。つまり、メモリセルのサ
イズが縮小化され、素子領域と素子分離領域の繰り返し
ピッチXi+Xeを狭めることが可能になったとして
も、コンタクトホール30自体を縮小することができ
ず、結果として、コンタクトホール(ビット線コンタク
ト)30のピッチXpitch(素子領域と素子分離領
域の繰り返しピッチXi+Xe)を狭めることができな
いことになる。
The shape of the contact hole (bit line contact) 30 is set to a square (it may be circular after manufacture). It is known that a square hole is more difficult to miniaturize than a line and space in terms of processing technology. In other words, even if the size of the memory cell is reduced and the repetition pitch Xi + Xe between the element region and the element isolation region can be reduced, the contact hole 30 itself cannot be reduced. As a result, the contact hole ( This means that the pitch Xpitch of the bit line contact 30 (the repetition pitch Xi + Xe between the element region and the element isolation region) cannot be reduced.

【0058】このように、従来は、コンタクトホール
(特に、ビット線コンタクト)が正方形であったため、
コンタクトホールの微細化が困難であった。このため、
素子領域と素子分離領域の繰り返しピッチ(ビット線の
ピッチに等しい)Xi+Xeが、コンタクトホールのピ
ッチXpitchに制限されてしまい、メモリセルの高
密度化が達成できない、という問題があった。
As described above, conventionally, since the contact hole (particularly, the bit line contact) is square,
It was difficult to miniaturize the contact hole. For this reason,
The repetition pitch (equal to the pitch of the bit lines) Xi + Xe between the element region and the element isolation region is limited by the pitch Xpitch of the contact holes, and there is a problem that a high density of memory cells cannot be achieved.

【0059】本発明は、上記欠点を解決すべくなされた
もので、その目的は、コンタクトホールの形状を工夫す
ることにより、コンタクトホールのピッチ、即ち、素子
領域と素子分離領域の繰り返しピッチ(ビット線のピッ
チに等しい)を狭め、これにより、メモリセルの高密度
化、大容量化、低コスト化を達成する点にある。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned drawbacks. The object of the present invention is to improve the shape of the contact hole so that the pitch of the contact hole, that is, the repetition pitch of the element region and the element isolation region (bit (Equal to the line pitch), thereby achieving high density, large capacity, and low cost memory cells.

【0060】[0060]

【課題を解決するための手段】本発明の不揮発性半導体
記憶装置は、一方向に一定周期で繰り返して配置される
素子領域及び素子分離領域と、前記素子領域内に形成さ
れるメモリセルと、前記一方向に前記一定周期と同じ周
期で配置されるコンタクトホールと、前記コンタクトホ
ールを介して前記メモリセルとデータを授受する配線と
を備え、前記コンタクトホールの前記一方向に直交する
他方向の幅が、前記コンタクトホールの前記一方向の幅
よりも広い。
According to the present invention, there is provided a nonvolatile semiconductor memory device comprising: an element region and an element isolation region which are repeatedly arranged in one direction at a constant period; a memory cell formed in the element region; A contact hole arranged in the one direction at the same period as the constant period, and a wiring for transmitting and receiving data to and from the memory cell through the contact hole, wherein the contact hole is provided in the other direction orthogonal to the one direction. The width is wider than the width of the contact hole in the one direction.

【0061】前記コンタクトホールの前記他方向の幅
は、前記コンタクトホールの前記一方向の幅の1.5倍
以上である。また、前記コンタクトホールの前記他方向
の幅は、前記コンタクトホールの前記一方向の幅の3倍
以下であり、前記コンタクトホールの前記一方向の幅
は、前記素子領域の前記一方向の幅に概略等しい。
The width of the contact hole in the other direction is at least 1.5 times the width of the contact hole in the one direction. Further, the width of the contact hole in the other direction is not more than three times the width of the contact hole in the one direction, and the width of the contact hole in the one direction is smaller than the width of the element region in the one direction. Roughly equal.

【0062】また、前記コンタクトホールのサイズの最
適範囲としては、前記コンタクトホールの前記他方向の
幅が、前記コンタクトホールの前記一方向の幅の2倍以
上、2.5倍以下となるような範囲となる。
The optimal range of the size of the contact hole is such that the width of the contact hole in the other direction is at least twice and at most 2.5 times the width of the contact hole in the one direction. Range.

【0063】前記配線は、ビット線であり、前記ビット
線は、前記メモリセルの電流経路の一端に接続される。
前記メモリセルの電流経路の他端は、ソース線に接続さ
れ、前記コンタクトホールと前記ソース線の間には、前
記一方向に延びる前記メモリセルの制御ゲート線が配置
される。
The wiring is a bit line, and the bit line is connected to one end of a current path of the memory cell.
The other end of the current path of the memory cell is connected to a source line, and a control gate line of the memory cell extending in the one direction is arranged between the contact hole and the source line.

【0064】前記配線は、ビット線であり、前記ビット
線は、少なくとも1つのトランジスタを介して、前記メ
モリセルの電流経路の一端に接続される。前記メモリセ
ルの電流経路の他端は、少なくとも1つのトランジスタ
を介して、ソース線に接続され、前記コンタクトホール
と前記ソース線の間には、前記一方向に延びる少なくと
も1つの制御ゲート線が配置される。
The wiring is a bit line, and the bit line is connected to one end of a current path of the memory cell via at least one transistor. The other end of the current path of the memory cell is connected to a source line via at least one transistor, and at least one control gate line extending in the one direction is arranged between the contact hole and the source line. Is done.

【0065】前記メモリセルは、スタックゲート構造を
有するMOSトランジスタから構成され、前記MOSト
ランジスタは、チャネルとの間で電荷の授受を行う電荷
授受層を備える。
The memory cell is composed of a MOS transistor having a stack gate structure, and the MOS transistor has a charge transfer layer for transferring charges to and from a channel.

【0066】前記メモリセルは、シングルゲート構造を
有するMOSトランジスタから構成され、前記MOSト
ランジスタは、二つの層を積み重ねたゲート絶縁膜を備
え、前記二つの層の間に電荷が蓄積される。
The memory cell is constituted by a MOS transistor having a single gate structure. The MOS transistor includes a gate insulating film in which two layers are stacked, and charges are stored between the two layers.

【0067】前記配線は、ソース線であり、前記ソース
線は、前記メモリセルの電流経路の一端に接続される。
The wiring is a source line, and the source line is connected to one end of a current path of the memory cell.

【0068】前記配線は、ソース線であり、前記ソース
線は、少なくとも1つのトランジスタを介して、前記メ
モリセルの電流経路の一端に接続される。
The wiring is a source line, and the source line is connected to one end of a current path of the memory cell via at least one transistor.

【0069】前記コンタクトホールの前記他方向の幅
は、前記コンタクトホールの上部における前記他方向の
幅であり、前記コンタクトホールの上部における前記他
方向の幅をY1、前記コンタクトホールの底部における
前記他方向の幅をY2としたとき、Y1>Y2であり、
かつ、前記コンタクトホールの上部における前記他方向
の幅と前記コンタクトホールの底部における前記他方向
の幅は、不連続に変化している。
The width in the other direction of the contact hole is the width in the other direction above the contact hole, the width in the other direction above the contact hole is Y1, and the width in the bottom of the contact hole is Y1. When the width in the direction is Y2, Y1> Y2, and
Further, the width in the other direction at the top of the contact hole and the width in the other direction at the bottom of the contact hole vary discontinuously.

【0070】前記素子領域及び前記素子分離領域は、前
記他方向に延び、前記素子領域及び前記素子分離領域の
前記一方向の幅は、前記コンタクトホールの前記一方向
の幅に実質的に等しい。
The device region and the device isolation region extend in the other direction, and the width of the device region and the device isolation region in the one direction is substantially equal to the width of the contact hole in the one direction.

【0071】前記素子領域及び前記素子分離領域の前記
一方向の幅は、前記メモリセルの制御ゲート線の幅に実
質的に等しい。
The width in the one direction of the element region and the element isolation region is substantially equal to the width of a control gate line of the memory cell.

【0072】本発明の不揮発性半導体記憶装置は、一方
向に一定周期で繰り返して配置される素子領域及び素子
分離領域と、前記素子領域内に形成されるメモリセル
と、前記一方向に前記一定周期と概略同じ周期で配置さ
れる第1コンタクトホールと、前記第1コンタクトホー
ルと少なくとも1つのトランジスタを介して前記メモリ
セルの電流経路の一端に接続されるビット線と、前記一
方向に前記一定周期と概略同じ周期で配置される第2コ
ンタクトホールと、前記第2コンタクトホールと少なく
とも1つのトランジスタを介して前記メモリセルの電流
経路の他端に接続されるソース線とを備え、前記第1及
び第2コンタクトホールは、共に、前記一方向に直交す
る他方向の幅が前記一方向の幅よりも広い。
A nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention includes an element region and an element isolation region that are repeatedly arranged in one direction at a constant period, a memory cell formed in the element region, A first contact hole arranged at substantially the same cycle as a cycle, a bit line connected to one end of a current path of the memory cell via the first contact hole and at least one transistor, and the constant in the one direction. A second contact hole arranged at substantially the same cycle as a cycle; and a source line connected to the other end of the current path of the memory cell via the second contact hole and at least one transistor. The width of the second contact hole in the other direction orthogonal to the one direction is larger than the width of the second contact hole in the one direction.

【0073】前記第1コンタクトホールのサイズと前記
第2コンタクトホールのサイズは、概略等しい。
The size of the first contact hole is substantially equal to the size of the second contact hole.

【0074】[0074]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の不揮発性半導体記憶装置について詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0075】[第1実施の形態]図1乃至図4は、本発明
の第1実施の形態に関わるNORセル型不揮発性半導体
記憶装置のメモリセルアレイを示している。図1及び図
2は、メモリセルアレイの平面図であり、図3は、図1
及び図2のIII−III線に沿う断面図であり、図4
は、図1及び図2のIV−IV線に沿う断面図である。
[First Embodiment] FIGS. 1 to 4 show a memory cell array of a NOR cell type nonvolatile semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention. 1 and 2 are plan views of a memory cell array, and FIG.
FIG. 4 is a sectional view taken along line III-III of FIG.
FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV in FIGS. 1 and 2.

【0076】なお、図面を分かり易くするため、図1で
は、ビット線が形成される配線層を省略し、図2では、
ビット線が形成される配線層のみを示している。つま
り、図2のビット線は、図1のデバイス上に形成される
ことになる。
For simplicity of the drawing, a wiring layer in which bit lines are formed is omitted in FIG. 1, and FIG.
Only the wiring layer where the bit lines are formed is shown. That is, the bit line of FIG. 2 is formed on the device of FIG.

【0077】また、本例では、スタックゲート構造のメ
モリセルを用いて、メモリセルアレイを構成する場合に
ついて説明する。但し、本発明は、当然に、シングルゲ
ート構造のメモリセルにも適用できることは言うまでも
ない。また、本例では、メモリセルは、Nチャネル型M
OSトランジスタから構成されるものとする。
In this example, a case where a memory cell array is formed using memory cells having a stack gate structure will be described. However, it goes without saying that the present invention can also be applied to a memory cell having a single gate structure. In this example, the memory cell is an N-channel type M
It is assumed that it is composed of an OS transistor.

【0078】以下、具体的なデバイス構造について説明
する。P型シリコン基板11内には、Nウエル領域12
及びPウエル領域13が形成される。そして、メモリセ
ルは、P型ウエル領域13内に形成される。但し、メモ
リセルは、シリコン基板11内に形成してもよい。ま
た、シリコン基板11には、素子分離のためのトレンチ
が形成され、そのトレンチ内に素子分離用絶縁材料(例
えば、酸化シリコン)14が埋め込まれる。
Hereinafter, a specific device structure will be described. An N-well region 12 is provided in a P-type silicon substrate 11.
And a P-well region 13 are formed. Then, the memory cell is formed in the P-type well region 13. However, the memory cells may be formed in the silicon substrate 11. A trench for element isolation is formed in the silicon substrate 11, and an insulating material for element isolation (for example, silicon oxide) 14 is embedded in the trench.

【0079】素子分離用絶縁材料14に挟まれた領域
は、素子領域となる。素子領域におけるシリコン基板1
1(Pウエル領域13)上には、書き込み/消去時に微
小なトンネル電流を流すことができるような薄いトンネ
ル絶縁膜(例えば、酸化シリコン)15が形成される。
The region sandwiched between the element isolation insulating materials 14 becomes the element region. Silicon substrate 1 in element region
On the 1 (P-well region 13), a thin tunnel insulating film (for example, silicon oxide) 15 that allows a small tunnel current to flow at the time of writing / erasing is formed.

【0080】トンネル絶縁膜15上には、電荷授受層1
6が形成される。電荷授受層16は、電気的に浮遊状態
の導電層(例えば、不純物を含んだポリシリコン層)か
ら構成される。
The charge transfer layer 1 is formed on the tunnel insulating film 15.
6 are formed. The charge transfer layer 16 is formed of an electrically floating conductive layer (for example, a polysilicon layer containing impurities).

【0081】電荷授受層16上には、ゲート間絶縁層1
7を介して、制御ゲート層18が形成される。電荷授受
層16と制御ゲート層18は、容量結合されているた
め、制御ゲート層18の電位が変動すると、電荷授受層
16の電位も変動する。
On the charge transfer layer 16, the inter-gate insulating layer 1
Through 7, the control gate layer 18 is formed. Since the charge transfer layer 16 and the control gate layer 18 are capacitively coupled, when the potential of the control gate layer 18 changes, the potential of the charge transfer layer 16 also changes.

【0082】電荷授受層16及び制御ゲート層18は、
自己整合的に同時に加工されるため、制御ゲート層(ワ
ード線)18が延びる方向(ロウ方向)に垂直な方向
(カラム方向)の側端部が互いに一致している。また、
電荷授受層16のロウ方向の側端部は、素子分離用絶縁
材料14上に存在している。
The charge transfer layer 16 and the control gate layer 18
Since they are simultaneously processed in a self-aligned manner, the side ends in the direction (column direction) perpendicular to the direction (row direction) in which the control gate layer (word line) 18 extends coincide with each other. Also,
The side end in the row direction of the charge transfer layer 16 is present on the element isolation insulating material 14.

【0083】素子領域において、電荷授受層16の直下
のシリコン基板11の表面領域は、チャネル領域となっ
ている。また、チャネル領域の両側には、ソース拡散層
19s及びドレイン拡散層19dが形成される。
In the element region, the surface region of the silicon substrate 11 immediately below the charge transfer layer 16 is a channel region. A source diffusion layer 19s and a drain diffusion layer 19d are formed on both sides of the channel region.

【0084】メモリセルの制御ゲート層(ワード線)1
8は、ロウ方向に延びている。メモリセル上には、メモ
リセルを覆う層間絶縁膜(例えば、酸化シリコン)31
が形成される。層間絶縁膜31には、メモリセルのドレ
イン拡散層19dに達するコンタクトホール(ビット線
コンタクト)30が形成される。
Control gate layer (word line) 1 of memory cell
8 extends in the row direction. On the memory cell, an interlayer insulating film (for example, silicon oxide) 31 covering the memory cell 31
Is formed. A contact hole (bit line contact) 30 reaching the drain diffusion layer 19d of the memory cell is formed in the interlayer insulating film 31.

【0085】コンタクトホール30は、正方形ではな
く、長方形になっている。本例では、コンタクトホール
30のカラム方向(ビット線33が延びる方向)の幅Y
hが、コンタクトホール30のロウ方向(ワード線18
が延びる方向)の幅Xhよりも広くなっている。
The contact hole 30 is not a square but a rectangle. In this example, the width Y of the contact hole 30 in the column direction (the direction in which the bit line 33 extends)
h is in the row direction of the contact hole 30 (word line 18).
(Extending direction) is wider than the width Xh.

【0086】コンタクトホール30は、ロウ方向に一列
に並んでおり、そのピッチXpitchは、コンタクト
ホール30のロウ方向の幅Xhとコンタクトホール30
同士の間隔Xbに等しくなっている。また、コンタクト
ホール30のピッチXpitchは、当然に、素子領域
と素子分離領域の繰り返しピッチ(ビット線33のピッ
チ)Xi+Xeにも等しくなっている。
The contact holes 30 are arranged in a row in the row direction. The pitch Xpitch is determined by the width Xh of the contact hole 30 in the row direction and the contact hole 30.
It is equal to the interval Xb between them. Also, the pitch Xpitch of the contact hole 30 is naturally equal to the repetition pitch (pitch of the bit line 33) Xi + Xe between the element region and the element isolation region.

【0087】コンタクトホール30内には、導電材料か
ら構成されるコンタクトプラグ32が埋め込まれてい
る。そして、層間絶縁膜31上には、ビット線33が形
成される。ビット線33は、コンタクトプラグ32を介
してメモリセルのドレイン拡散層19dに電気的に接続
される。
In the contact hole 30, a contact plug 32 made of a conductive material is buried. Then, a bit line 33 is formed on the interlayer insulating film 31. The bit line 33 is electrically connected to the drain diffusion layer 19d of the memory cell via the contact plug 32.

【0088】ビット線33は、カラム方向に延びてい
る。つまり、制御ゲート層18とビット線33は、互い
に垂直又は概ね垂直に交差するように配置される。制御
ゲート層18とビット線33の交差点には、1つのメモ
リセルが配置される。
The bit line 33 extends in the column direction. That is, the control gate layer 18 and the bit line 33 are arranged so as to intersect each other vertically or substantially vertically. One memory cell is arranged at the intersection of the control gate layer 18 and the bit line 33.

【0089】また、ドレイン拡散層19dは、カラム方
向の2つのメモリセルに共有化され、ロウ方向のメモリ
セルに対しては互いに独立している。ソース拡散層19
sは、ロウ方向に延び、共通ソース線となっている。従
って、ソース拡散層19sは、カラム方向の2つのメモ
リセルに共有化されると共に、ソース拡散層19sに隣
接するロウ方向の複数のメモリセルにも共有化される。
The drain diffusion layer 19d is shared by two memory cells in the column direction, and is independent of the memory cells in the row direction. Source diffusion layer 19
s extends in the row direction and is a common source line. Therefore, the source diffusion layer 19s is shared by two memory cells in the column direction, and is also shared by a plurality of memory cells in the row direction adjacent to the source diffusion layer 19s.

【0090】また、ソース拡散層19sが形成される領
域には、素子分離用絶縁材料14が形成されない。つま
り、素子分離領域(素子分離絶縁材料)14は、カラム
方向に延びるように形成されるが、ソース拡散層19s
の部分で途切れている。また、1つのカラム内に存在す
るメモリセルのドレイン拡散層19dは、ビット線33
により互いに電気的に接続される。
In the region where the source diffusion layer 19s is formed, the element isolation insulating material 14 is not formed. That is, the element isolation region (element isolation insulating material) 14 is formed so as to extend in the column direction.
Is interrupted at the part. The drain diffusion layer 19d of the memory cell existing in one column is connected to the bit line 33.
Are electrically connected to each other.

【0091】図5及び図6は、図1乃至図4のデバイス
を実際に製造した場合におけるコンタクトホール(ビッ
ト線コンタクト)30の形状を示している。
FIGS. 5 and 6 show the shapes of the contact holes (bit line contacts) 30 when the device shown in FIGS. 1 to 4 is actually manufactured.

【0092】即ち、メモリセルが微細化され、コンタク
トホール(ビット線コンタクト)も微細化されてくる
と、コンタクトホールを長方形にレイアウトした場合で
あっても、マスクとなるレジスト膜の形状が長方形の角
が丸くなった形(楕円に近い形)になり、これをマスク
にしてエッチングにより形成するコンタクトホールの形
状も長方形の角が丸くなった形になる場合がある。
That is, when memory cells are miniaturized and contact holes (bit line contacts) are also miniaturized, the resist film serving as a mask has a rectangular shape even if the contact holes are laid out in a rectangular shape. In some cases, the corners are rounded (a shape close to an ellipse), and the shape of the contact hole formed by etching using the mask as a mask may be a rectangle with rounded corners.

【0093】なお、本例は、単に、コンタクトホールの
形状が、長方形だけでなく、長方形の角が丸くなった形
になる場合もあることを説明するものである。
This example explains that the shape of the contact hole is not limited to a rectangle, and that the rectangle may have rounded corners.

【0094】図1乃至図6に示すように、本発明の特徴
は、コンタクトホール(ビット線コンタクト)30の形
状にある。即ち、本発明では、コンタクトホール30の
カラム方向(ビット線33が延びる方向)の幅Yhは、
コンタクトホール30のロウ方向(ワード線18が延び
る方向)の幅Xhよりも広くなっている。
As shown in FIGS. 1 to 6, a feature of the present invention resides in the shape of the contact hole (bit line contact) 30. That is, in the present invention, the width Yh of the contact hole 30 in the column direction (the direction in which the bit line 33 extends) is
It is wider than the width Xh of the contact hole 30 in the row direction (the direction in which the word line 18 extends).

【0095】一般に、光露光技術に関して、ホール(例
えば、コンタクトホール)形状のレジストパターンを形
成する場合は、ライン&スペース形状のレジストパター
ンを形成する場合に比べて、レジストを感光させるため
に必要な光量(露光量)が大きくなり、最適寸法を得る
ための露光条件は、非常に厳格なものとなる。
In general, with respect to the light exposure technique, when a resist pattern having a hole (for example, a contact hole) shape is formed, it is necessary to expose the resist more than when a resist pattern having a line and space shape is formed. The light amount (exposure amount) becomes large, and the exposure conditions for obtaining the optimal dimensions become very strict.

【0096】例えば、コンタクトホール(ビット線コン
タクト)30のピッチXpitchを非常に短くした場
合、露光量を増やすと、隣接するコンタクトホール30
同士が短絡し易くなり、逆に、露光量を減らすと、十分
に露光が行われず、ホールが形成されないといった問題
が生じる。
For example, if the pitch Xpitch of the contact hole (bit line contact) 30 is very short, and if the exposure amount is increased, the adjacent contact hole 30
When the exposure amount is reduced, the exposure is not sufficiently performed, and a problem such that a hole is not formed occurs.

【0097】これに対して、ライン&スペース形状のレ
ジストパターンを形成する場合には、いわゆる近接効果
が生じるため、レジストを感光させるために必要な光量
(露光量)は、ホール形状のレジストパターンを形成す
る場合よりも少なくて済む。つまり、同じ条件ならば、
ライン&スペース形状は、ホール形状よりも微細化する
ことが可能になる。
On the other hand, when forming a line-and-space-shaped resist pattern, a so-called proximity effect occurs. Therefore, the light amount (exposure amount) required to expose the resist is determined by changing the hole-shaped resist pattern. It requires less than forming. In other words, under the same conditions,
The line and space shape can be made finer than the hole shape.

【0098】本発明は、この点に着目し、従来、正方形
(又は円形)であったコンタクトホール30を、長方形
(又は長方形の角を丸くした形状)とし、ライン&スペ
ース形状の特徴、即ち、近接効果による加工マージンの
向上を得るようにしたものである。
The present invention pays attention to this point, and makes the contact hole 30 which has conventionally been a square (or a circle) into a rectangle (or a shape in which the corner of the rectangle is rounded), and has the feature of the line & space shape, that is, The processing margin is improved by the proximity effect.

【0099】具体的には、不揮発性半導体記憶装置の場
合、コンタクトホール(ビット線コンタクト)30は、
ロウ方向(ワード線18が延びる方向)に一列に配置さ
れるため、コンタクトホール30のロウ方向の幅Xhを
短くし、コンタクトホール30のカラム方向の幅Yh
を、ロウ方向の幅Xhよりも長くする。これにより、コ
ンタクトホール30のピッチXpitchを狭め、同時
に、素子領域の幅Xe及び素子分離領域の幅Xiを、ラ
イン&スペースの最小加工寸法程度まで狭くすることが
できる。
Specifically, in the case of a nonvolatile semiconductor memory device, the contact hole (bit line contact) 30
Since the contact holes 30 are arranged in a row in the row direction (the direction in which the word lines 18 extend), the width Xh of the contact holes 30 in the row direction is reduced, and the width Yh of the contact holes 30 in the column direction is reduced.
Is longer than the width Xh in the row direction. Thereby, the pitch Xpitch of the contact hole 30 can be reduced, and at the same time, the width Xe of the element region and the width Xi of the element isolation region can be reduced to about the minimum processing dimension of line & space.

【0100】即ち、従来は、ライン&スペースのピッチ
Xe+Xiがコンタクトホール30の径及びコンタクト
ホール30同士の間隔に制限されてしまい、ライン&ス
ペースのピッチXe+Xiは、最小加工寸法まで縮小で
きなかった。一方、本発明によれば、ライン&スペース
のピッチXe+Xiがコンタクトホール30の径及びコ
ンタクトホール30同士の間隔に制限されなくなり、ラ
イン&スペースのピッチXe+Xiを、最小加工寸法ま
で縮小できるようになる。
That is, conventionally, the line and space pitch Xe + Xi is limited by the diameter of the contact hole 30 and the interval between the contact holes 30, and the line and space pitch Xe + Xi cannot be reduced to the minimum processing size. On the other hand, according to the present invention, the line & space pitch Xe + Xi is not limited by the diameter of the contact hole 30 and the interval between the contact holes 30, and the line & space pitch Xe + Xi can be reduced to the minimum processing size.

【0101】また、コンタクトホール30のロウ方向の
幅Xhを短くしても、カラム方向の幅Yhを長くすれ
ば、従来の正方形のコンタクトホールに対して、コンタ
クト面積が小さくなるということもなく、コンタクト抵
抗も低く抑えられる。
Further, even if the width Xh of the contact hole 30 in the row direction is shortened and the width Yh in the column direction is increased, the contact area is not reduced as compared with the conventional square contact hole. The contact resistance can also be kept low.

【0102】[第2実施の形態]図7乃至図10は、本
発明の第2実施の形態に関わるNANDセル型不揮発性
半導体記憶装置のメモリセルアレイを示している。図7
及び図8は、メモリセルアレイの平面図であり、図9
は、図7及び図8のIX−IX線に沿う断面図であり、
図10は、図7及び図8のX−X線に沿う断面図であ
る。
[Second Embodiment] FIGS. 7 to 10 show a memory cell array of a NAND cell type nonvolatile semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention. FIG.
8 is a plan view of the memory cell array, and FIG.
FIG. 9 is a sectional view taken along line IX-IX in FIGS. 7 and 8,
FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line XX of FIGS. 7 and 8.

【0103】なお、図面を分かり易くするため、図7で
は、ビット線が形成される配線層を省略し、図8では、
ビット線が形成される配線層のみを示している。つま
り、図8のビット線は、図7のデバイス上に形成される
ことになる。
Note that, for the sake of simplicity, the wiring layer on which the bit lines are formed is omitted in FIG.
Only the wiring layer where the bit lines are formed is shown. That is, the bit line in FIG. 8 is formed on the device in FIG.

【0104】本例では、スタックゲート構造のメモリセ
ルを用いて、メモリセルアレイを構成する場合について
説明するが、本発明は、当然に、シングルゲート構造の
メモリセルにも適用できることは言うまでもない。
In this example, a case where a memory cell array is formed using memory cells having a stacked gate structure will be described. However, it is needless to say that the present invention can be applied to a memory cell having a single gate structure.

【0105】NANDセル型のメモリセルアレイは、複
数のNANDストリング(又はNANDセルユニット)
がビット線に接続される構造を有する。1つのNAND
ストリングは、直列接続される複数のメモリセルと、そ
の両端に1つずつ接続される2つのセレクトトランジス
タにより構成される。
The NAND cell type memory cell array is composed of a plurality of NAND strings (or NAND cell units).
Have a structure connected to a bit line. One NAND
The string includes a plurality of memory cells connected in series and two select transistors connected one at each end.

【0106】以下、具体的なデバイス構造について説明
する。P型シリコン基板11内には、Nウエル領域12
及びPウエル領域13が形成される。そして、メモリセ
ル及びセレクトトランジスタは、P型ウエル領域13内
に形成される。但し、メモリセル及びセレクトトランジ
スタは、シリコン基板11内に形成してもよい。また、
シリコン基板11には、素子分離のためのトレンチが形
成され、そのトレンチ内に素子分離用絶縁材料(例え
ば、酸化シリコン)14が埋め込まれる。
Hereinafter, a specific device structure will be described. An N-well region 12 is provided in a P-type silicon substrate 11.
And a P-well region 13 are formed. Then, the memory cell and the select transistor are formed in the P-type well region 13. However, the memory cell and the select transistor may be formed in the silicon substrate 11. Also,
A trench for element isolation is formed in the silicon substrate 11, and an element isolation insulating material (for example, silicon oxide) 14 is embedded in the trench.

【0107】素子分離用絶縁材料14に挟まれた領域
は、素子領域となる。素子領域におけるシリコン基板1
1(Pウエル領域13)上には、書き込み/消去時に微
小なトンネル電流を流すことができるような薄いトンネ
ル絶縁膜(例えば、酸化シリコン)15が形成される。
The region sandwiched between the element isolation insulating materials 14 is an element region. Silicon substrate 1 in element region
On the 1 (P-well region 13), a thin tunnel insulating film (for example, silicon oxide) 15 that allows a small tunnel current to flow at the time of writing / erasing is formed.

【0108】トンネル絶縁膜15上には、電荷授受層1
6が形成される。電荷授受層16は、電気的に浮遊状態
の導電層(例えば、不純物を含んだポリシリコン層)か
ら構成される。
On the tunnel insulating film 15, the charge transfer layer 1
6 are formed. The charge transfer layer 16 is formed of an electrically floating conductive layer (for example, a polysilicon layer containing impurities).

【0109】電荷授受層16上には、ゲート間絶縁層1
7を介して、制御ゲート層18が形成される。電荷授受
層16と制御ゲート層18は、容量結合されているた
め、制御ゲート層18の電位が変動すると、電荷授受層
16の電位も変動する。
On the charge transfer layer 16, the inter-gate insulating layer 1
Through 7, the control gate layer 18 is formed. Since the charge transfer layer 16 and the control gate layer 18 are capacitively coupled, when the potential of the control gate layer 18 changes, the potential of the charge transfer layer 16 also changes.

【0110】電荷授受層16及び制御ゲート層18は、
自己整合的に同時に加工されるため、制御ゲート層(ワ
ード線)18が延びる方向(ロウ方向)に垂直な方向
(カラム方向)の側端部が互いに一致している。また、
電荷授受層16のロウ方向の側端部は、素子分離用絶縁
材料14上に存在している。
The charge transfer layer 16 and the control gate layer 18
Since they are simultaneously processed in a self-aligned manner, the side ends in the direction (column direction) perpendicular to the direction (row direction) in which the control gate layer (word line) 18 extends coincide with each other. Also,
The side end in the row direction of the charge transfer layer 16 is present on the element isolation insulating material 14.

【0111】素子領域において、電荷授受層16の直下
のシリコン基板11の表面領域は、チャネル領域となっ
ている。また、チャネル領域の両側には、N型拡散層
(ソース領域又はドレイン領域)19が形成される。
In the element region, the surface region of the silicon substrate 11 immediately below the charge transfer layer 16 is a channel region. An N-type diffusion layer (source region or drain region) 19 is formed on both sides of the channel region.

【0112】セレクトトランジスタの構造は、メモリセ
ルと同様に、スタックゲート構造を有している。しか
し、セレクトトランジスタは、電荷授受層を有しておら
ず、例えば、上層ゲートと下層ゲートが互いに接続さ
れ、1つのゲート電極(セレクトゲート線)SG1,S
G2として機能している。
The structure of the select transistor has a stack gate structure, like the memory cell. However, the select transistor does not have a charge transfer layer. For example, the upper gate and the lower gate are connected to each other, and one gate electrode (select gate line) SG1, S1
It functions as G2.

【0113】メモリセルの制御ゲート層(ワード線)1
8及びセレクトゲート線SG1,SG2は、共に、ロウ
方向に延びている。メモリセル上には、メモリセルを覆
う層間絶縁膜(例えば、酸化シリコン)31が形成され
る。層間絶縁膜31には、NANDストリングのドレイ
ン拡散層19dに達するコンタクトホール(ビット線コ
ンタクト)30が形成される。
Control gate layer (word line) 1 of memory cell
8 and select gate lines SG1 and SG2 both extend in the row direction. On the memory cell, an interlayer insulating film (for example, silicon oxide) 31 covering the memory cell is formed. In the interlayer insulating film 31, a contact hole (bit line contact) 30 reaching the drain diffusion layer 19d of the NAND string is formed.

【0114】コンタクトホール30は、正方形ではな
く、長方形になっている。本例では、コンタクトホール
30のカラム方向(ビット線33が延びる方向)の幅Y
hが、コンタクトホール30のロウ方向(ワード線18
が延びる方向)の幅Xhよりも広くなっている。
The contact hole 30 is not a square but a rectangle. In this example, the width Y of the contact hole 30 in the column direction (the direction in which the bit line 33 extends)
h is in the row direction of the contact hole 30 (word line 18).
(Extending direction) is wider than the width Xh.

【0115】コンタクトホール30は、ロウ方向に一列
に並んでおり、そのピッチXpitchは、コンタクト
ホール30のロウ方向の幅Xhとコンタクトホール30
同士の間隔Xbに等しくなっている。また、コンタクト
ホール30のピッチXpitchは、当然に、素子領域
と素子分離領域の繰り返しピッチ(ビット線33のピッ
チ)Xi+Xeにも等しくなっている。
The contact holes 30 are arranged in a row in the row direction. The pitch Xpitch is determined by the width Xh of the contact hole 30 in the row direction and the contact hole 30.
It is equal to the interval Xb between them. Also, the pitch Xpitch of the contact hole 30 is naturally equal to the repetition pitch (pitch of the bit line 33) Xi + Xe between the element region and the element isolation region.

【0116】コンタクトホール30内には、導電材料か
ら構成されるコンタクトプラグ32が埋め込まれてい
る。そして、層間絶縁膜31上には、ビット線33が形
成される。ビット線33は、コンタクトプラグ32を介
してメモリセルのドレイン拡散層19dに電気的に接続
される。
In the contact hole 30, a contact plug 32 made of a conductive material is buried. Then, a bit line 33 is formed on the interlayer insulating film 31. The bit line 33 is electrically connected to the drain diffusion layer 19d of the memory cell via the contact plug 32.

【0117】ビット線33は、カラム方向に延びてい
る。つまり、制御ゲート層18とビット線33は、互い
に垂直又は概ね垂直に交差するように配置される。制御
ゲート層18とビット線33の交差点には、1つのメモ
リセルが配置される。
The bit line 33 extends in the column direction. That is, the control gate layer 18 and the bit line 33 are arranged so as to intersect each other vertically or substantially vertically. One memory cell is arranged at the intersection of the control gate layer 18 and the bit line 33.

【0118】NANDストリング内において、互いに隣
接する2つのトランジスタ(メモリセル、セレクトトラ
ンジスタ)は、1つの拡散層19を共有している。ま
た、NANDストリング内の最もビット線33側のドレ
イン拡散層19dは、カラム方向の2つのNANDスト
リングに共有化され、ロウ方向のNANDストリングに
対しては互いに独立している。ソース拡散層19sは、
ロウ方向に延び、共通ソース線となっている。従って、
ソース拡散層19sは、カラム方向の2つのNANDス
トリングに共有化されると共に、ソース拡散層19sに
隣接するロウ方向の複数のNANDストリングにも共有
化される。
In the NAND string, two transistors (memory cells and select transistors) adjacent to each other share one diffusion layer 19. The drain diffusion layer 19d closest to the bit line 33 in the NAND string is shared by the two NAND strings in the column direction, and is independent of the NAND strings in the row direction. The source diffusion layer 19 s
It extends in the row direction and serves as a common source line. Therefore,
The source diffusion layer 19s is shared by two NAND strings in the column direction and is also shared by a plurality of NAND strings in the row direction adjacent to the source diffusion layer 19s.

【0119】また、ソース拡散層19sが形成される領
域には、素子分離用絶縁材料14が形成されない。つま
り、素子分離領域(素子分離絶縁材料)14は、カラム
方向に延びるように形成されるが、ソース拡散層19s
の部分で途切れている。また、1つのカラム内に存在す
るNANDストリングのドレイン拡散層19dは、ビッ
ト線33により互いに電気的に接続される。
In the region where the source diffusion layer 19s is formed, the element isolation insulating material 14 is not formed. That is, the element isolation region (element isolation insulating material) 14 is formed so as to extend in the column direction.
Is interrupted at the part. Further, the drain diffusion layers 19 d of the NAND strings existing in one column are electrically connected to each other by the bit line 33.

【0120】図11及び図12は、図7乃至図10のデ
バイスを実際に製造した場合におけるコンタクトホール
(ビット線コンタクト)30の形状を示している。
FIGS. 11 and 12 show the shapes of the contact holes (bit line contacts) 30 when the device shown in FIGS. 7 to 10 is actually manufactured.

【0121】即ち、メモリセルが微細化され、コンタク
トホール(ビット線コンタクト)も微細化されてくる
と、コンタクトホールを長方形にレイアウトした場合で
あっても、マスクとなるレジスト膜の形状が長方形の角
が丸くなった形(楕円に近い形)になり、これをマスク
にしてエッチングにより形成するコンタクトホールの形
状も長方形の角が丸くなった形になる場合がある。
That is, when memory cells are miniaturized and contact holes (bit line contacts) are miniaturized, the resist film serving as a mask has a rectangular shape even when the contact holes are laid out in a rectangular shape. In some cases, the corners are rounded (a shape close to an ellipse), and the shape of the contact hole formed by etching using the mask as a mask may be a rectangle with rounded corners.

【0122】なお、本例は、単に、コンタクトホールの
形状が、長方形だけでなく、長方形の角が丸くなった形
になる場合もあることを説明するものである。
This example explains that the shape of the contact hole is not limited to a rectangle, and that the corner of the rectangle may be rounded.

【0123】本例のデバイスにおいても、コンタクトホ
ール(ビット線コンタクト)30のカラム方向(ビット
線33が延びる方向)の幅Yhは、コンタクトホール3
0のロウ方向(ワード線18が延びる方向)の幅Xhよ
りも広くなっている。従って、本例においても、上述の
第1実施の形態で説明したと同様に、コンタクトホール
30を、長方形(又は長方形の角を丸くした形状)とす
ることで、ライン&スペース形状の特徴、即ち、近接効
果による加工マージンの向上を得ることができるように
なる。
Also in the device of this example, the width Yh of the contact hole (bit line contact) 30 in the column direction (the direction in which the bit line 33 extends) is equal to that of the contact hole 3.
The width Xh is larger than the width Xh in the row direction of 0 (the direction in which the word line 18 extends). Therefore, also in this example, as described in the above-described first embodiment, by forming the contact hole 30 as a rectangle (or a rectangle with rounded corners), the feature of the line & space shape, that is, the feature, is obtained. In addition, the processing margin can be improved by the proximity effect.

【0124】つまり、コンタクトホール(ビット線コン
タクト)30は、ロウ方向(ワード線18が延びる方
向)に一列に配置されるため、コンタクトホール30の
ロウ方向の幅Xhを短くし、コンタクトホール30のカ
ラム方向の幅Yhを、ロウ方向の幅Xhよりも長くす
る。その結果、コンタクトホール30のピッチXpit
chを狭めることができ、同時に、素子領域の幅Xe及
び素子分離領域の幅Xiを、ライン&スペースの最小加
工寸法程度まで狭くすることができる。
That is, since the contact holes (bit line contacts) 30 are arranged in a row in the row direction (the direction in which the word lines 18 extend), the width Xh of the contact holes 30 in the row direction is reduced, and The width Yh in the column direction is longer than the width Xh in the row direction. As a result, the pitch Xpit of the contact hole 30
The channel can be narrowed, and at the same time, the width Xe of the element region and the width Xi of the element isolation region can be reduced to about the minimum processing dimension of line & space.

【0125】また、コンタクトホール30のロウ方向の
幅Xhを短くしても、カラム方向の幅Yhを長くすれ
ば、従来の正方形のコンタクトホールに対して、コンタ
クト面積が小さくなるということもなく、コンタクト抵
抗も低く抑えられる。
Further, even if the width Xh in the row direction of the contact hole 30 is reduced, if the width Yh in the column direction is increased, the contact area is not reduced as compared with the conventional square contact hole. The contact resistance can also be kept low.

【0126】また、本例の場合、メモリセルアレイがN
ANDセル構造となっている。NANDセル構造では、
1つのNANDストリングに対して1つのコンタクトホ
ール(ビット線コンタクト)30が設けられ、かつ、1
つのNANDストリングは、カラム方向に直列接続され
た複数のメモリセルから構成される。つまり、NAND
セル構造のメモリセルアレイは、NORセル構造のメモ
リセルアレイに比べて、カラム方向に設けられるコンタ
クトホールの数を減らすことができる。
In the case of this example, the memory cell array is N
It has an AND cell structure. In the NAND cell structure,
One contact hole (bit line contact) 30 is provided for one NAND string.
One NAND string is composed of a plurality of memory cells connected in series in the column direction. That is, NAND
The memory cell array having the cell structure can reduce the number of contact holes provided in the column direction as compared with the memory cell array having the NOR cell structure.

【0127】本発明では、コンタクトホール30のロウ
方向の幅Xhを狭くし、コンタクトホール30のカラム
方向の幅Yhを広くするため、カラム方向に設けられる
コンタクトホールの数が減るということは、コンタクト
ホール30のカラム方向の幅Yhを広げることによるメ
モリセルアレイの面積増加分が小さくなることを意味す
る。つまり、コンタクトホール30のロウ方向の幅Xh
を狭めることによるメモリセルアレイの面積縮小の効果
が顕著になる。
In the present invention, since the width Xh of the contact hole 30 in the row direction is reduced and the width Yh of the contact hole 30 in the column direction is increased, the number of contact holes provided in the column direction is reduced. This means that the increase in the area of the memory cell array caused by increasing the width Yh of the hole 30 in the column direction is reduced. That is, the width Xh of the contact hole 30 in the row direction is obtained.
, The effect of reducing the area of the memory cell array becomes remarkable.

【0128】このように、本発明をNANDセル型不揮
発性半導体記憶装置に適用する場合には、本発明の効果
が顕著に現れる。なお、第1実施の形態に示すNORセ
ル型であっても、面積縮小という効果が得られるが、さ
らに、メモリセルの配置や後述するプロセス上の工夫
(セルフアラインコンタクト)を適用することにより、
その効果を大きくすることができる。
As described above, when the present invention is applied to a NAND cell type nonvolatile semiconductor memory device, the effect of the present invention is remarkably exhibited. Although the NOR cell type shown in the first embodiment can provide an effect of reducing the area, the arrangement of the memory cells and a process (self-aligned contact) described later can be applied to the NOR cell type.
The effect can be increased.

【0129】[第3実施の形態]図13乃至図16は、
本発明の第3実施の形態に関わるNANDセル型不揮発
性半導体記憶装置のメモリセルアレイを示している。図
13及び図14は、メモリセルアレイの平面図であり、
図15は、図13及び図14のXV−XV線に沿う断面
図であり、図16は、図13及び図14のXVI−XV
I線に沿う断面図である。
[Third Embodiment] FIG. 13 to FIG.
14 shows a memory cell array of a NAND cell type nonvolatile semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention. 13 and 14 are plan views of the memory cell array.
FIG. 15 is a sectional view taken along the line XV-XV in FIGS. 13 and 14, and FIG. 16 is a sectional view taken along the line XVI-XV in FIGS.
It is sectional drawing which follows the I line.

【0130】なお、図面を分かり易くするため、図13
では、ビット線が形成される配線層を省略し、図14の
(a)では、ビット線が形成される配線層のみを示し、
図14の(b)では、素子分離用絶縁材料(素子分離領
域)14とこれに挟まれる素子領域のみを示している。
Note that in order to make the drawing easier to understand, FIG.
In FIG. 14, the wiring layer on which the bit line is formed is omitted, and FIG. 14A shows only the wiring layer on which the bit line is formed.
FIG. 14B shows only the element isolation insulating material (element isolation region) 14 and the element region sandwiched therebetween.

【0131】本例では、スタックゲート構造のメモリセ
ルを用いて、メモリセルアレイを構成する場合について
説明するが、本発明は、当然に、シングルゲート構造の
メモリセルにも適用できることは言うまでもない。
In this example, a case where a memory cell array is formed using memory cells having a stacked gate structure will be described. However, it is needless to say that the present invention can be applied to a memory cell having a single gate structure.

【0132】NANDセル型のメモリセルアレイは、複
数のNANDストリング(又はNANDセルユニット)
がビット線に接続される構造を有する。1つのNAND
ストリングは、直列接続される複数のメモリセルと、そ
の両端に1つずつ接続される2つのセレクトトランジス
タにより構成される。
The NAND cell type memory cell array is composed of a plurality of NAND strings (or NAND cell units).
Have a structure connected to a bit line. One NAND
The string includes a plurality of memory cells connected in series and two select transistors connected one at each end.

【0133】以下、具体的なデバイス構造について説明
する。P型シリコン基板11内には、Nウエル領域12
及びPウエル領域13が形成される。そして、メモリセ
ル及びセレクトトランジスタは、P型ウエル領域13内
に形成される。但し、メモリセル及びセレクトトランジ
スタは、シリコン基板11内に形成してもよい。また、
シリコン基板11には、素子分離のためのトレンチが形
成され、そのトレンチ内に素子分離用絶縁材料(例え
ば、酸化シリコン)14が埋め込まれる。
Hereinafter, a specific device structure will be described. An N-well region 12 is provided in a P-type silicon substrate 11.
And a P-well region 13 are formed. Then, the memory cell and the select transistor are formed in the P-type well region 13. However, the memory cell and the select transistor may be formed in the silicon substrate 11. Also,
A trench for element isolation is formed in the silicon substrate 11, and an element isolation insulating material (for example, silicon oxide) 14 is embedded in the trench.

【0134】本例では、STI構造を得るためのトレン
チは、カラム方向に途切れることなく、直線状に形成さ
れる(図14の(b)を参照)。つまり、素子分離領域
(素子分離用絶縁材料)14は、メモリセルアレイ領域
においては、完全に、ライン&スペース形状となり、素
子分離領域及び素子領域の加工制御及び寸法制御の精度
を向上させることができる。
In this example, the trench for obtaining the STI structure is formed linearly without interruption in the column direction (see FIG. 14B). That is, the element isolation region (insulating material for element isolation) 14 has a completely line-and-space shape in the memory cell array region, and the precision of processing control and dimensional control of the element isolation region and the element region can be improved. .

【0135】これは、後述するように、シリコン基板1
1上に、共通ソース線43を設けたことによる効果であ
り、結果として、シリコン基板11内のソース拡散層1
9sは、ロウ方向のNANDストリングに対して共有化
されない(隣接するカラム方向の2つのNANDストリ
ングに対しては共有化されている。)。
This is because the silicon substrate 1
1 is provided by providing the common source line 43 on the source diffusion layer 1.
9s is not shared with the NAND strings in the row direction (shared with two adjacent NAND strings in the column direction).

【0136】なお、上述の第2実施の形態(図7乃至図
12)では、シリコン基板11内に、ロウ方向に延びる
共通ソース線がN型拡散層19sとして形成され、ロウ
方向の複数のNANDストリングに共有化されているた
め、この部分において、カラム方向に延びる素子分離領
域は、途切れており、全体としては、メモリセルアレイ
領域においては、複数の長方形の素子分離領域が規則的
に配置された形となっている。
In the second embodiment (FIGS. 7 to 12), a common source line extending in the row direction is formed as an N-type diffusion layer 19s in the silicon substrate 11, and a plurality of NANDs in the row direction are formed. In this portion, the element isolation region extending in the column direction is interrupted because it is shared by the strings. As a whole, a plurality of rectangular element isolation regions are regularly arranged in the memory cell array region. It has a shape.

【0137】素子分離用絶縁材料14に挟まれた領域
は、素子領域となる。素子領域におけるシリコン基板1
1(Pウエル領域13)上には、書き込み/消去時に微
小なトンネル電流を流すことができるような薄いトンネ
ル絶縁膜(例えば、酸化シリコン)15が形成される。
The region sandwiched between the element isolation insulating materials 14 becomes the element region. Silicon substrate 1 in element region
On the 1 (P-well region 13), a thin tunnel insulating film (for example, silicon oxide) 15 that allows a small tunnel current to flow at the time of writing / erasing is formed.

【0138】トンネル絶縁膜15上には、電荷授受層1
6が形成される。電荷授受層16は、電気的に浮遊状態
の導電層(例えば、不純物を含んだポリシリコン層)か
ら構成される。
On the tunnel insulating film 15, the charge transfer layer 1
6 are formed. The charge transfer layer 16 is formed of an electrically floating conductive layer (for example, a polysilicon layer containing impurities).

【0139】電荷授受層16上には、ゲート間絶縁層1
7を介して、制御ゲート層18が形成される。電荷授受
層16と制御ゲート層18は、容量結合されているた
め、制御ゲート層18の電位が変動すると、電荷授受層
16の電位も変動する。
On the charge transfer layer 16, the inter-gate insulating layer 1
Through 7, the control gate layer 18 is formed. Since the charge transfer layer 16 and the control gate layer 18 are capacitively coupled, when the potential of the control gate layer 18 changes, the potential of the charge transfer layer 16 also changes.

【0140】電荷授受層16及び制御ゲート層18は、
自己整合的に同時に加工されるため、制御ゲート層(ワ
ード線)18が延びる方向(ロウ方向)に垂直な方向
(カラム方向)の側端部が互いに一致している。また、
電荷授受層16のロウ方向の側端部は、素子分離用絶縁
材料14上に存在している。
The charge transfer layer 16 and the control gate layer 18
Since they are simultaneously processed in a self-aligned manner, the side ends in the direction (column direction) perpendicular to the direction (row direction) in which the control gate layer (word line) 18 extends coincide with each other. Also,
The side end in the row direction of the charge transfer layer 16 is present on the element isolation insulating material 14.

【0141】素子領域において、電荷授受層16の直下
のシリコン基板11の表面領域は、チャネル領域となっ
ている。また、チャネル領域の両側には、N型拡散層
(ソース領域又はドレイン領域)19が形成される。
In the element region, the surface region of the silicon substrate 11 immediately below the charge transfer layer 16 is a channel region. An N-type diffusion layer (source region or drain region) 19 is formed on both sides of the channel region.

【0142】セレクトトランジスタの構造は、メモリセ
ルと同様に、スタックゲート構造を有している。しか
し、セレクトトランジスタは、電荷授受層を有しておら
ず、例えば、上層ゲートと下層ゲートが互いに接続さ
れ、1つのゲート電極(セレクトゲート線)SG1,S
G2として機能している。
The structure of the select transistor has a stack gate structure, like the memory cell. However, the select transistor does not have a charge transfer layer. For example, the upper gate and the lower gate are connected to each other, and one gate electrode (select gate line) SG1, S1
It functions as G2.

【0143】メモリセルの制御ゲート層(ワード線)1
8及びセレクトゲート線SG1,SG2は、共に、ロウ
方向に延びている。メモリセル上には、メモリセルを覆
う層間絶縁膜(例えば、酸化シリコン)31が形成され
る。層間絶縁膜31には、NANDストリングのドレイ
ン拡散層19dに達するコンタクトホール(ビット線コ
ンタクト)30が形成される。
Control gate layer (word line) 1 of memory cell
8 and select gate lines SG1 and SG2 both extend in the row direction. On the memory cell, an interlayer insulating film (for example, silicon oxide) 31 covering the memory cell is formed. In the interlayer insulating film 31, a contact hole (bit line contact) 30 reaching the drain diffusion layer 19d of the NAND string is formed.

【0144】また、層間絶縁膜31には、NANDスト
リングのソース拡散層19sに達するコンタクトホール
(ソース線コンタクト)40が形成される。
In the interlayer insulating film 31, a contact hole (source line contact) 40 reaching the source diffusion layer 19s of the NAND string is formed.

【0145】コンタクトホール30,40は、共に、正
方形ではなく、長方形になっている。本例では、コンタ
クトホール30,40のカラム方向(ビット線33が延
びる方向)の幅Yhが、コンタクトホール30,40の
ロウ方向(ワード線18が延びる方向)の幅Xhよりも
広くなっている。
Each of the contact holes 30 and 40 is not a square but a rectangle. In this example, the width Yh of the contact holes 30, 40 in the column direction (the direction in which the bit lines 33 extend) is wider than the width Xh of the contact holes 30, 40 in the row direction (the direction in which the word lines 18 extend). .

【0146】コンタクトホール30は、ロウ方向に一列
に並んでおり、そのピッチXpitchは、コンタクト
ホール30のロウ方向の幅Xhとコンタクトホール30
同士の間隔Xbに等しくなっている。同様に、コンタク
トホール40は、ロウ方向に一列に並んでおり、そのピ
ッチXpitchは、コンタクトホール40のロウ方向
の幅Xhとコンタクトホール40同士の間隔Xbに等し
くなっている。
The contact holes 30 are arranged in a row in the row direction. The pitch Xpitch is determined by the width Xh of the contact holes 30 in the row direction and the contact hole 30.
It is equal to the interval Xb between them. Similarly, the contact holes 40 are arranged in a row in the row direction, and the pitch Xpitch thereof is equal to the width Xh of the contact holes 40 in the row direction and the distance Xb between the contact holes 40.

【0147】また、コンタクトホール30,40のピッ
チXpitchは、当然に、素子領域と素子分離領域の
繰り返しピッチ(ビット線33のピッチ)Xi+Xeに
も等しくなっている。コンタクトホール30,40の位
置とソース/ドレイン拡散層19s、19dの位置を対
応付けるためである。
The pitch Xpitch of the contact holes 30 and 40 is naturally also equal to the repetition pitch (pitch of the bit line 33) Xi + Xe between the element region and the element isolation region. This is for associating the positions of the contact holes 30, 40 with the positions of the source / drain diffusion layers 19s, 19d.

【0148】コンタクトホール30の大きさとコンタク
トホール40の大きさは、加工制御性や信頼性を考慮す
れば、互いに等しくなるように設定するのがよい。しか
し、コンタクトホールの形状が長方形であれば、本発明
の効果が得られるため、両者の大きさは、互いに異なっ
ていてもよいことは言うまでもない。
The size of the contact hole 30 and the size of the contact hole 40 are preferably set to be equal to each other in consideration of processing controllability and reliability. However, if the shape of the contact hole is rectangular, the effect of the present invention can be obtained, and it is needless to say that the sizes of the two may be different from each other.

【0149】コンタクトホール30内には、導電材料か
ら構成されるコンタクトプラグ32が埋め込まれてい
る。同様に、コンタクトホール40内には、導電材料か
ら構成されるコンタクトプラグ42が埋め込まれてい
る。そして、層間絶縁膜31上には、NANDストリン
グのソース拡散層19sに電気的に接続される共通ソー
ス線43が形成される。
In the contact hole 30, a contact plug 32 made of a conductive material is buried. Similarly, a contact plug 42 made of a conductive material is buried in the contact hole 40. Then, on the interlayer insulating film 31, a common source line 43 electrically connected to the source diffusion layer 19s of the NAND string is formed.

【0150】なお、共通ソース線43は、例えば、高融
点金属(タングステンなど)、不純物を含んだポリシリ
コンや、これらをスタックした構造を有するものなどか
ら構成される。
The common source line 43 is made of, for example, a high melting point metal (such as tungsten), polysilicon containing impurities, or a stack of these.

【0151】また、層間絶縁膜31上には、共通ソース
線43を覆う層間絶縁膜(例えば、酸化シリコン)41
が形成される。層間絶縁膜41には、コンタクトプラグ
32に達するコンタクトホール44が形成される。
An interlayer insulating film (for example, silicon oxide) 41 covering the common source line 43 is formed on the interlayer insulating film 31.
Is formed. A contact hole 44 reaching the contact plug 32 is formed in the interlayer insulating film 41.

【0152】コンタクトホール44についても、コンタ
クトホール30と同様に、長方形になっている。即ち、
コンタクトホール44のカラム方向(ビット線33が延
びる方向)の幅が、コンタクトホール44のロウ方向
(ワード線18が延びる方向)の幅よりも広くなってい
る。
The contact hole 44 is also rectangular as in the case of the contact hole 30. That is,
The width of the contact hole 44 in the column direction (the direction in which the bit line 33 extends) is wider than the width of the contact hole 44 in the row direction (the direction in which the word line 18 extends).

【0153】コンタクトホール44は、メモリセル上に
形成されるため、コンタクトホール44のカラム方向の
幅については、特に、制限がない。従って、コンタクト
ホールの長辺(カラム方向の幅)を、コンタクトホール
30のカラム方向の幅Yhよりも長くして、さらに細長
いコンタクトホールとしてもよい。また、当然に、コン
タクトホール44の大きさとコンタクトホール30の大
きさを同じに設定してもよい。
Since the contact hole 44 is formed on the memory cell, the width of the contact hole 44 in the column direction is not particularly limited. Therefore, the longer side (the width in the column direction) of the contact hole may be longer than the width Yh of the contact hole 30 in the column direction, and the contact hole 30 may be formed as an even narrower contact hole. In addition, the size of the contact hole 44 and the size of the contact hole 30 may be set to be the same.

【0154】コンタクトホール44も、コンタクトホー
ル30と同様に、ロウ方向に一列に並んでいるため、そ
のピッチは、コンタクトホール30のピッチXpitc
hに等しくなる。つまり、コンタクトホール44のロウ
方向の幅及びコンタクトホール44同士の間隔は、コン
タクトホール30のロウ方向の幅Xh及びコンタクトホ
ール30同士の間隔Xbに等しくなる。
Since the contact holes 44 are also arranged in a row in the row direction, similarly to the contact holes 30, the pitch thereof is equal to the pitch Xpitc of the contact holes 30.
h. That is, the width of the contact hole 44 in the row direction and the interval between the contact holes 44 are equal to the width Xh of the contact hole 30 in the row direction and the interval Xb between the contact holes 30.

【0155】コンタクトホール44内には、導電材料か
ら構成されるコンタクトプラグ45が埋め込まれてい
る。そして、層間絶縁膜41上には、ビット線33が形
成される。ビット線33は、コンタクトプラグ32,4
5を介してメモリセルのドレイン拡散層19dに電気的
に接続される。
In the contact hole 44, a contact plug 45 made of a conductive material is buried. Then, the bit line 33 is formed on the interlayer insulating film 41. The bit line 33 is connected to the contact plugs 32, 4
5, and is electrically connected to the drain diffusion layer 19d of the memory cell.

【0156】なお、本例では、ドレイン拡散層19d上
におけるコンタクトホール30とコンタクトホール44
を、それぞれ異なる工程により別々に形成したが、これ
に代えて、同じ工程により同時に両コンタクトホールを
1つのコンタクトホールとして形成してもよい。この場
合、当然に、両コンタクトホール30,44の大きさ
は、同じになり、かつ、コンタクトプラグ32,45
も、同時に形成され、1つのコンタクトプラグとして一
体化される。
In this example, the contact holes 30 and 44 on the drain diffusion layer 19d are formed.
Are formed separately in different steps, but alternatively, both contact holes may be formed simultaneously as one contact hole in the same step. In this case, the sizes of the contact holes 30 and 44 are the same, and the contact plugs 32 and 45 are
Are formed at the same time and integrated as one contact plug.

【0157】図17及び図18は、図13乃至図16の
デバイスを実際に製造した場合におけるコンタクトホー
ル(ビット線コンタクト)30,40の形状を示してい
る。
FIGS. 17 and 18 show the shapes of the contact holes (bit line contacts) 30 and 40 when the device shown in FIGS. 13 and 16 is actually manufactured.

【0158】即ち、メモリセルが微細化され、コンタク
トホール(ビット線コンタクト)30及びコンタクトホ
ール(ソース線コンタクト)40も微細化されてくる
と、コンタクトホール30,40を長方形にレイアウト
した場合であっても、マスクとなるレジスト膜の形状が
長方形の角が丸くなった形(楕円に近い形)になり、こ
れをマスクにしてエッチングにより形成するコンタクト
ホール30,40の形状も長方形の角が丸くなった形に
なる場合がある。
That is, when the memory cells are miniaturized and the contact holes (bit line contacts) 30 and the contact holes (source line contacts) 40 are miniaturized, the contact holes 30, 40 are laid out in a rectangular shape. However, the shape of the resist film serving as a mask has a shape in which the corners of a rectangle are rounded (a shape close to an ellipse), and the contact holes 30, 40 formed by etching using this as a mask have rounded corners of the rectangle. The shape may be changed.

【0159】なお、本例は、単に、コンタクトホール3
0,40の形状が、長方形だけでなく、長方形の角が丸
くなった形になる場合もあることを説明するものであ
る。
In this example, the contact hole 3
This explains that the shape of 0, 40 is not limited to a rectangle, but may be a shape with rounded corners.

【0160】本例のデバイスにおいても、コンタクトホ
ール30,40のカラム方向(ビット線33が延びる方
向)の幅Yhは、コンタクトホール30,40のロウ方
向(ワード線18が延びる方向)の幅Xhよりも広くな
っている。従って、本例においても、上述の第1及び第
2実施の形態で説明したと同様に、コンタクトホール3
0,40を、長方形(又は長方形の角を丸くした形状)
とすることで、ライン&スペース形状の特徴、即ち、近
接効果による加工マージンの向上を得ることができるよ
うになる。
Also in the device of this example, the width Yh of the contact holes 30, 40 in the column direction (the direction in which the bit line 33 extends) is equal to the width Xh of the contact holes 30, 40 in the row direction (the direction in which the word line 18 extends). Is wider than. Therefore, also in this example, as described in the first and second embodiments, the contact hole 3
0, 40 is a rectangle (or a rectangle with rounded corners)
By doing so, the feature of the line & space shape, that is, the improvement of the processing margin by the proximity effect can be obtained.

【0161】つまり、コンタクトホール30,40は、
ロウ方向(ワード線18が延びる方向)に一列に配置さ
れるため、コンタクトホール30,40のロウ方向の幅
Xhを短くし、コンタクトホール30,40のカラム方
向の幅Yhを、ロウ方向の幅Xhよりも長くする。その
結果、コンタクトホール30,40のピッチXpitc
hを狭めることができ、同時に、素子領域の幅Xe及び
素子分離領域の幅Xiを、ライン&スペースの最小加工
寸法程度まで狭くすることができる。
That is, the contact holes 30 and 40
Since they are arranged in a row in the row direction (the direction in which the word lines 18 extend), the width Xh of the contact holes 30 and 40 in the row direction is shortened, and the width Yh of the contact holes 30 and 40 in the column direction is reduced to the width in the row direction. Make it longer than Xh. As a result, the pitch Xpitc of the contact holes 30 and 40 is
h can be reduced, and at the same time, the width Xe of the element region and the width Xi of the element isolation region can be reduced to about the minimum processing dimension of line & space.

【0162】また、コンタクトホール30,40のロウ
方向の幅Xhを短くしても、カラム方向の幅Yhを長く
すれば、従来の正方形のコンタクトホールに対して、コ
ンタクト面積が小さくなるということもなく、コンタク
ト抵抗も低く抑えられる。
Even if the width Xh of the contact holes 30 and 40 in the row direction is reduced, the contact area is smaller than that of the conventional square contact hole if the width Yh in the column direction is increased. And the contact resistance can be kept low.

【0163】また、本例の場合、メモリセルアレイがN
ANDセル構造となっている。NANDセル構造では、
1つのNANDストリングに対して、1つのコンタクト
ホール(ビット線コンタクト)30と1つのコンタクト
ホール(ソース線コンタクト)40が設けられる。つま
り、NANDセル構造のメモリセルアレイは、NORセ
ル構造のメモリセルアレイに比べて、カラム方向に設け
られるコンタクトホールの数を減らすことができる。
In the case of this example, the memory cell array is N
It has an AND cell structure. In the NAND cell structure,
One contact hole (bit line contact) 30 and one contact hole (source line contact) 40 are provided for one NAND string. That is, the memory cell array having the NAND cell structure can reduce the number of contact holes provided in the column direction as compared with the memory cell array having the NOR cell structure.

【0164】本発明では、コンタクトホール30,40
のロウ方向の幅Xhを狭くし、コンタクトホール30,
40のカラム方向の幅Yhを広くするため、カラム方向
に設けられるコンタクトホールの数が減るということ
は、コンタクトホール30,40のカラム方向の幅Yh
を広げることによるメモリセルアレイの面積増加分が小
さくなることを意味する。つまり、コンタクトホール3
0,40のロウ方向の幅Xhを狭めることによるメモリ
セルアレイの面積縮小の効果が顕著になる。
In the present invention, the contact holes 30 and 40
Of the contact hole 30,
Since the number of contact holes provided in the column direction is reduced in order to increase the width Yh of the contact holes 40 in the column direction, the width Yh of the contact holes 30 and 40 in the column direction is reduced.
Means that the increase in the area of the memory cell array due to the increase in the size is reduced. That is, contact hole 3
The effect of reducing the area of the memory cell array by reducing the width Xh in the row direction of 0, 40 becomes remarkable.

【0165】さらに、本発明では、シリコン基板11内
に共通ソース線を設けることなく、シリコン基板11上
に、金属(高融点金属を含む)又はポリシリコンから構
成される共通ソース線43を設けている。従って、シリ
コン基板11内のメモリセルアレイ領域では、素子分離
領域(素子分離用絶縁材料)14を、完全に、ライン&
スペース形状とすることができ、寸法制御や加工制御の
精度を向上させることができる。また、共通ソース線の
低抵抗化を図ることもできる。
Further, according to the present invention, a common source line 43 made of metal (including high melting point metal) or polysilicon is provided on the silicon substrate 11 without providing a common source line in the silicon substrate 11. I have. Therefore, in the memory cell array region in the silicon substrate 11, the element isolation region (element isolation insulating material) 14 is completely
The space can be formed into a shape, and the accuracy of dimensional control and processing control can be improved. Further, the resistance of the common source line can be reduced.

【0166】[第4実施の形態]図19乃至図24は、
本発明の第4実施の形態に関わるNANDセル型不揮発
性半導体記憶装置のメモリセルアレイを示している。図
19及び図20は、メモリセルアレイの平面図であり、
図21は、図19及び図20のXXI−XXI線に沿う
断面図であり、図22は、図19及び図20のXXII
−XXII線に沿う断面図である。
[Fourth Embodiment] FIG. 19 to FIG.
14 shows a memory cell array of a NAND cell type nonvolatile semiconductor memory device according to a fourth embodiment of the present invention. 19 and 20 are plan views of the memory cell array,
FIG. 21 is a cross-sectional view taken along the line XXI-XXI of FIGS. 19 and 20, and FIG.
It is sectional drawing which follows the -XXII line.

【0167】なお、図面を分かり易くするため、図19
では、ビット線が形成される配線層を省略し、図20で
は、ビット線が形成される配線層のみを示している。つ
まり、図20のビット線は、図19のデバイス上に形成
される。
It should be noted that FIG.
In FIG. 20, the wiring layer on which the bit line is formed is omitted, and FIG. 20 shows only the wiring layer on which the bit line is formed. That is, the bit line of FIG. 20 is formed on the device of FIG.

【0168】本例のデバイスは、上述の第3実施の形態
(図13乃至図18)のデバイスと比較すると、メモリ
セル及びセレクトトランジスタの構造が異なっており、
その他の点においては、全く同じになっている。即ち、
本例では、メモリセル及びセレクトトランジスタを、シ
ングルゲート型MOSトランジスタから構成するように
している。
The device of this example is different from the device of the third embodiment (FIGS. 13 to 18) in the structure of the memory cell and the select transistor.
Otherwise, they are exactly the same. That is,
In this example, the memory cell and the select transistor are constituted by single-gate MOS transistors.

【0169】以下、具体的なデバイス構造について説明
する。P型シリコン基板11内には、Nウエル領域12
及びPウエル領域13が形成される。そして、メモリセ
ル及びセレクトトランジスタは、P型ウエル領域13内
に形成される。また、シリコン基板11には、素子分離
のためのトレンチが形成され、そのトレンチ内に素子分
離用絶縁材料(例えば、酸化シリコン)14が埋め込ま
れる。
Hereinafter, a specific device structure will be described. An N-well region 12 is provided in a P-type silicon substrate 11.
And a P-well region 13 are formed. Then, the memory cell and the select transistor are formed in the P-type well region 13. A trench for element isolation is formed in the silicon substrate 11, and an insulating material for element isolation (for example, silicon oxide) 14 is embedded in the trench.

【0170】STI構造を得るためのトレンチは、カラ
ム方向に途切れることなく、直線状に形成される(図1
4の(b)を参照)。つまり、素子分離領域(素子分離
用絶縁材料)14は、メモリセルアレイ領域において
は、完全に、ライン&スペース形状となっている。従っ
て、素子分離領域及び素子領域の加工制御及び寸法制御
の精度を向上させることができる。
The trench for obtaining the STI structure is formed linearly without interruption in the column direction (FIG. 1).
4 (b)). In other words, the element isolation region (element isolation insulating material) 14 has a completely line-and-space shape in the memory cell array region. Therefore, it is possible to improve the precision of processing control and dimensional control of the element isolation region and the element region.

【0171】素子分離用絶縁材料14に挟まれた領域
は、素子領域となる。素子領域におけるシリコン基板1
1(Pウエル領域13)上には、書き込み/消去時に微
小なトンネル電流を流すことができるような薄いトンネ
ル絶縁膜(例えば、酸化シリコン)15が形成される。
トンネル絶縁膜15の厚さは、例えば、数nm程度に設
定される。
The region sandwiched between the element isolation insulating materials 14 is an element region. Silicon substrate 1 in element region
On the 1 (P-well region 13), a thin tunnel insulating film (for example, silicon oxide) 15 that allows a small tunnel current to flow at the time of writing / erasing is formed.
The thickness of the tunnel insulating film 15 is set to, for example, about several nm.

【0172】トンネル絶縁膜15上には、電荷保持用絶
縁膜51が形成される。電荷保持用絶縁膜51は、例え
ば、数十nm程度の窒化シリコンから構成される。トン
ネル絶縁膜15と電荷保持用絶縁膜51の界面には、電
荷トラップ準位が形成され、この電荷トラップ準位にト
ラップされた電荷の量によりメモリセルの状態が決定さ
れる。
A charge retaining insulating film 51 is formed on tunnel insulating film 15. The charge retaining insulating film 51 is made of, for example, silicon nitride of about several tens nm. A charge trap level is formed at the interface between the tunnel insulating film 15 and the charge retaining insulating film 51, and the state of the memory cell is determined by the amount of charge trapped at the charge trap level.

【0173】電荷保持用絶縁膜51上には、制御ゲート
層(ワード線)52及びセレクトゲート線SG1,SG
2が形成される。素子領域において、制御ゲート層52
の直下のシリコン基板11の表面領域は、チャネル領域
となっている。また、このチャネル領域の両側には、N
型拡散層(ソース領域又はドレイン領域)19が形成さ
れる。セレクトゲート線SG1,SG2の直下のシリコ
ン基板11の表面領域も、チャネル領域となっている。
また、このチャネル領域の両側には、N型拡散層19,
19s,19dが形成される。
On the charge retaining insulating film 51, a control gate layer (word line) 52 and select gate lines SG1, SG
2 are formed. In the element region, the control gate layer 52
The surface region of the silicon substrate 11 immediately below is a channel region. Also, on both sides of this channel region, N
A type diffusion layer (source region or drain region) 19 is formed. The surface region of the silicon substrate 11 immediately below the select gate lines SG1 and SG2 is also a channel region.
On both sides of the channel region, N-type diffusion layers 19,
19s and 19d are formed.

【0174】メモリセルの制御ゲート層(ワード線)1
8及びセレクトゲート線SG1,SG2は、共に、ロウ
方向に延びている。メモリセル上には、メモリセルを覆
う層間絶縁膜(例えば、酸化シリコン)31が形成され
る。層間絶縁膜31には、NANDストリングのドレイ
ン拡散層19dに達するコンタクトホール(ビット線コ
ンタクト)30が形成される。
Control gate layer (word line) 1 of memory cell
8 and select gate lines SG1 and SG2 both extend in the row direction. On the memory cell, an interlayer insulating film (for example, silicon oxide) 31 covering the memory cell is formed. In the interlayer insulating film 31, a contact hole (bit line contact) 30 reaching the drain diffusion layer 19d of the NAND string is formed.

【0175】また、層間絶縁膜31には、NANDスト
リングのソース拡散層19sに達するコンタクトホール
(ソース線コンタクト)40が形成される。
A contact hole (source line contact) 40 reaching the source diffusion layer 19s of the NAND string is formed in the interlayer insulating film 31.

【0176】コンタクトホール30,40は、共に、正
方形ではなく、長方形になっている。本例では、コンタ
クトホール30,40のカラム方向(ビット線33が延
びる方向)の幅Yhが、コンタクトホール30,40の
ロウ方向(ワード線18が延びる方向)の幅Xhよりも
広くなっている。
The contact holes 30 and 40 are not square but rectangular. In this example, the width Yh of the contact holes 30, 40 in the column direction (the direction in which the bit lines 33 extend) is wider than the width Xh of the contact holes 30, 40 in the row direction (the direction in which the word lines 18 extend). .

【0177】コンタクトホール30は、ロウ方向に一列
に並んでおり、そのピッチXpitchは、コンタクト
ホール30のロウ方向の幅Xhとコンタクトホール30
同士の間隔Xbに等しくなっている。同様に、コンタク
トホール40は、ロウ方向に一列に並んでおり、そのピ
ッチXpitchは、コンタクトホール40のロウ方向
の幅Xhとコンタクトホール40同士の間隔Xbに等し
くなっている。
The contact holes 30 are arranged in a row in the row direction. The pitch Xpitch is determined by the width Xh of the contact hole 30 in the row direction and the contact hole 30.
It is equal to the interval Xb between them. Similarly, the contact holes 40 are arranged in a row in the row direction, and the pitch Xpitch thereof is equal to the width Xh of the contact holes 40 in the row direction and the distance Xb between the contact holes 40.

【0178】また、コンタクトホール30,40のピッ
チXpitchは、当然に、素子領域と素子分離領域の
繰り返しピッチ(ビット線33のピッチ)Xi+Xeに
も等しくなっている。コンタクトホール30,40の位
置とソース/ドレイン拡散層19s、19dの位置を対
応付けるためである。
The pitch Xpitch of the contact holes 30 and 40 is naturally equal to the repetition pitch (pitch of the bit line 33) Xi + Xe between the element region and the element isolation region. This is for associating the positions of the contact holes 30, 40 with the positions of the source / drain diffusion layers 19s, 19d.

【0179】コンタクトホール30の大きさとコンタク
トホール40の大きさは、加工制御性や信頼性を考慮す
れば、互いに等しくなるように設定するのがよい。しか
し、コンタクトホールの形状が長方形であれば、本発明
の効果が得られるため、両者の大きさは、互いに異なっ
ていてもよいことは言うまでもない。
The size of the contact hole 30 and the size of the contact hole 40 are preferably set to be equal to each other in consideration of processing controllability and reliability. However, if the shape of the contact hole is rectangular, the effect of the present invention can be obtained, and it is needless to say that the sizes of the two may be different from each other.

【0180】コンタクトホール30内には、導電材料か
ら構成されるコンタクトプラグ32が埋め込まれてい
る。同様に、コンタクトホール40内には、導電材料か
ら構成されるコンタクトプラグ42が埋め込まれてい
る。そして、層間絶縁膜31上には、NANDストリン
グのソース拡散層19sに電気的に接続される共通ソー
ス線43が形成される。
In the contact hole 30, a contact plug 32 made of a conductive material is buried. Similarly, a contact plug 42 made of a conductive material is buried in the contact hole 40. Then, on the interlayer insulating film 31, a common source line 43 electrically connected to the source diffusion layer 19s of the NAND string is formed.

【0181】また、層間絶縁膜31上には、共通ソース
線43を覆う層間絶縁膜(例えば、酸化シリコン)41
が形成される。層間絶縁膜41には、コンタクトプラグ
32に達するコンタクトホール44が形成される。
On the interlayer insulating film 31, an interlayer insulating film (for example, silicon oxide) 41 covering the common source line 43 is provided.
Is formed. A contact hole 44 reaching the contact plug 32 is formed in the interlayer insulating film 41.

【0182】コンタクトホール44についても、コンタ
クトホール30と同様に、長方形になっている。即ち、
コンタクトホール44のカラム方向(ビット線33が延
びる方向)の幅が、コンタクトホール44のロウ方向
(ワード線18が延びる方向)の幅よりも広くなってい
る。
The contact hole 44 is also rectangular as in the case of the contact hole 30. That is,
The width of the contact hole 44 in the column direction (the direction in which the bit line 33 extends) is wider than the width of the contact hole 44 in the row direction (the direction in which the word line 18 extends).

【0183】コンタクトホール44は、メモリセル上に
形成されるため、コンタクトホール44のカラム方向の
幅については、特に、制限がない。従って、コンタクト
ホールの長辺(カラム方向の幅)を、コンタクトホール
30のカラム方向の幅Yhよりも長くして、さらに細長
いコンタクトホールとしてもよい。また、当然に、コン
タクトホール44の大きさとコンタクトホール30の大
きさを同じに設定してもよい。
Since the contact hole 44 is formed on the memory cell, the width of the contact hole 44 in the column direction is not particularly limited. Therefore, the longer side (the width in the column direction) of the contact hole may be longer than the width Yh of the contact hole 30 in the column direction, and the contact hole 30 may be formed as an even narrower contact hole. In addition, the size of the contact hole 44 and the size of the contact hole 30 may be set to be the same.

【0184】コンタクトホール44も、コンタクトホー
ル30と同様に、ロウ方向に一列に並んでいるため、そ
のピッチは、コンタクトホール30のピッチXpitc
hに等しくなる。つまり、コンタクトホール44のロウ
方向の幅及びコンタクトホール44同士の間隔は、コン
タクトホール30のロウ方向の幅Xh及びコンタクトホ
ール30同士の間隔Xbに等しくなる。
The contact holes 44 are also arranged in a row in the row direction, similarly to the contact holes 30, so that the pitch thereof is equal to the pitch Xpitc of the contact holes 30.
h. That is, the width of the contact hole 44 in the row direction and the interval between the contact holes 44 are equal to the width Xh of the contact hole 30 in the row direction and the interval Xb between the contact holes 30.

【0185】コンタクトホール44内には、導電材料か
ら構成されるコンタクトプラグ45が埋め込まれてい
る。そして、層間絶縁膜41上には、ビット線33が形
成される。ビット線33は、コンタクトプラグ32,4
5を介してメモリセルのドレイン拡散層19dに電気的
に接続される。
In the contact hole 44, a contact plug 45 made of a conductive material is buried. Then, the bit line 33 is formed on the interlayer insulating film 41. The bit line 33 is connected to the contact plugs 32, 4
5, and is electrically connected to the drain diffusion layer 19d of the memory cell.

【0186】なお、本例においても、ドレイン拡散層1
9d上におけるコンタクトホール30とコンタクトホー
ル44を、それぞれ異なる工程により別々に形成した
が、これに代えて、同じ工程により同時に両コンタクト
ホールを1つのコンタクトホールとして形成してもよ
い。この場合、当然に、両コンタクトホール30,44
の大きさは、同じになり、かつ、コンタクトプラグ3
2,45も、同時に形成され、1つのコンタクトプラグ
として一体化される。
Note that, also in this example, the drain diffusion layer 1
Although the contact hole 30 and the contact hole 44 on 9d are separately formed by different processes, both contact holes may be simultaneously formed as one contact hole by the same process. In this case, of course, both contact holes 30, 44
Are the same size and the contact plug 3
2 and 45 are also formed simultaneously and integrated as one contact plug.

【0187】図23及び図24は、図19乃至図22の
デバイスを実際に製造した場合におけるコンタクトホー
ル(ビット線コンタクト)30,40の形状を示してい
る。
FIGS. 23 and 24 show the shapes of the contact holes (bit line contacts) 30 and 40 when the device shown in FIGS. 19 to 22 is actually manufactured.

【0188】即ち、メモリセルが微細化され、コンタク
トホール(ビット線コンタクト)30及びコンタクトホ
ール(ソース線コンタクト)40も微細化されてくる
と、コンタクトホール30,40を長方形にレイアウト
した場合であっても、マスクとなるレジスト膜の形状が
長方形の角が丸くなった形(楕円に近い形)になり、こ
れをマスクにしてエッチングにより形成するコンタクト
ホール30,40の形状も長方形の角が丸くなった形に
なる場合がある。
That is, when the memory cell is miniaturized and the contact hole (bit line contact) 30 and the contact hole (source line contact) 40 are miniaturized, the contact holes 30, 40 are laid out in a rectangular shape. However, the shape of the resist film serving as a mask has a shape in which the corners of a rectangle are rounded (a shape close to an ellipse), and the contact holes 30, 40 formed by etching using this as a mask have rounded corners of the rectangle. The shape may be changed.

【0189】なお、本例は、単に、コンタクトホール3
0,40の形状が、長方形だけでなく、長方形の角が丸
くなった形になる場合もあることを説明するものであ
る。
In this example, the contact hole 3
This explains that the shape of 0, 40 is not limited to a rectangle, but may be a shape with rounded corners.

【0190】上述のように、本例のデバイスは、第3実
施の形態におけるデバイスと比べると、メモリセル及び
セレクトトランジスタの構造のみが異なっているもので
ある。従って、本例のデバイスにおいても、当然に、上
述の第3実施の形態のデバイスと同様の効果を得ること
ができる。
As described above, the device of this example is different from the device of the third embodiment only in the structure of the memory cell and the select transistor. Therefore, the same effect as that of the device of the above-described third embodiment can be naturally obtained in the device of this example.

【0191】[第5実施の形態]図25乃至図30は、
本発明の第5実施の形態に関わるNANDセル型不揮発
性半導体記憶装置のメモリセルアレイを示している。図
25及び図26は、メモリセルアレイの平面図であり、
図27は、図25及び図26のXXVII−XXVII
線に沿う断面図であり、図28は、図25及び図26の
XXVIII−XXVIII線に沿う断面図である。
[Fifth Embodiment] FIG. 25 to FIG.
14 shows a memory cell array of a NAND cell type nonvolatile semiconductor memory device according to a fifth embodiment of the present invention. FIGS. 25 and 26 are plan views of the memory cell array.
FIG. 27 shows XXVII-XXVII of FIGS. 25 and 26.
FIG. 28 is a sectional view taken along the line XXVIII-XXVIII in FIGS. 25 and 26.

【0192】なお、図面を分かり易くするため、図25
では、ビット線が形成される配線層を省略し、図26で
は、ビット線が形成される配線層のみを示している。つ
まり、図26のビット線は、図25のデバイス上に形成
される。
It should be noted that, in order to make the drawing easier to understand, FIG.
In FIG. 26, the wiring layer on which the bit line is formed is omitted, and FIG. 26 shows only the wiring layer on which the bit line is formed. That is, the bit line in FIG. 26 is formed on the device in FIG.

【0193】本例のデバイスは、上述の第3実施の形態
(図13乃至図18)のデバイスと比較すると、コンタ
クトホール30,40の製造工程において、コンタクト
ホール30,40のカラム方向の位置をセルフアライン
により決定するいわゆるセルフアラインコンタクト技術
を適用した点に特徴を有している。
The device of this example is different from the device of the third embodiment (FIGS. 13 to 18) in that the positions of the contact holes 30 and 40 in the column direction in the manufacturing process of the contact holes 30 and 40 are different. It is characterized by applying a so-called self-aligned contact technique determined by self-alignment.

【0194】以下、具体的なデバイス構造について説明
する。P型シリコン基板11内には、Nウエル領域12
及びPウエル領域13が形成される。そして、メモリセ
ル及びセレクトトランジスタは、P型ウエル領域13内
に形成される。また、シリコン基板11には、素子分離
のためのトレンチが形成され、そのトレンチ内に素子分
離用絶縁材料(例えば、酸化シリコン)14が埋め込ま
れる。
Hereinafter, a specific device structure will be described. An N-well region 12 is provided in a P-type silicon substrate 11.
And a P-well region 13 are formed. Then, the memory cell and the select transistor are formed in the P-type well region 13. A trench for element isolation is formed in the silicon substrate 11, and an insulating material for element isolation (for example, silicon oxide) 14 is embedded in the trench.

【0195】本例では、STI構造を得るためのトレン
チは、カラム方向に途切れることなく、直線状に形成さ
れる(図14の(b)を参照)。つまり、素子分離領域
(素子分離用絶縁材料)14は、メモリセルアレイ領域
においては、完全に、ライン&スペース形状となり、素
子分離領域及び素子領域の加工制御及び寸法制御の精度
を向上させることができる。
In this example, the trench for obtaining the STI structure is formed linearly without interruption in the column direction (see FIG. 14B). That is, the element isolation region (insulating material for element isolation) 14 has a completely line-and-space shape in the memory cell array region, and the precision of processing control and dimensional control of the element isolation region and the element region can be improved. .

【0196】素子分離用絶縁材料14に挟まれた領域
は、素子領域となる。素子領域におけるシリコン基板1
1(Pウエル領域13)上には、書き込み/消去時に微
小なトンネル電流を流すことができるような薄いトンネ
ル絶縁膜(例えば、酸化シリコン)15が形成される。
The region sandwiched between the element isolation insulating materials 14 becomes the element region. Silicon substrate 1 in element region
On the 1 (P-well region 13), a thin tunnel insulating film (for example, silicon oxide) 15 that allows a small tunnel current to flow at the time of writing / erasing is formed.

【0197】トンネル絶縁膜15上には、電荷授受層1
6が形成される。電荷授受層16は、電気的に浮遊状態
の導電層(例えば、不純物を含んだポリシリコン層)か
ら構成される。
The charge transfer layer 1 is formed on the tunnel insulating film 15.
6 are formed. The charge transfer layer 16 is formed of an electrically floating conductive layer (for example, a polysilicon layer containing impurities).

【0198】電荷授受層16上には、ゲート間絶縁層1
7を介して、制御ゲート層18が形成される。電荷授受
層16と制御ゲート層18は、容量結合されているた
め、制御ゲート層18の電位が変動すると、電荷授受層
16の電位も変動する。
On the charge transfer layer 16, the inter-gate insulating layer 1
Through 7, the control gate layer 18 is formed. Since the charge transfer layer 16 and the control gate layer 18 are capacitively coupled, when the potential of the control gate layer 18 changes, the potential of the charge transfer layer 16 also changes.

【0199】電荷授受層16及び制御ゲート層18は、
自己整合的に同時に加工されるため、制御ゲート層(ワ
ード線)18が延びる方向(ロウ方向)に垂直な方向
(カラム方向)の側端部が互いに一致している。また、
電荷授受層16のロウ方向の側端部は、素子分離用絶縁
材料14上に存在している。
The charge transfer layer 16 and the control gate layer 18
Since they are simultaneously processed in a self-aligned manner, the side ends in the direction (column direction) perpendicular to the direction (row direction) in which the control gate layer (word line) 18 extends coincide with each other. Also,
The side end in the row direction of the charge transfer layer 16 is present on the element isolation insulating material 14.

【0200】素子領域において、電荷授受層16の直下
のシリコン基板11の表面領域は、チャネル領域となっ
ている。また、チャネル領域の両側には、N型拡散層
(ソース領域又はドレイン領域)19が形成される。
In the element region, the surface region of the silicon substrate 11 immediately below the charge transfer layer 16 is a channel region. An N-type diffusion layer (source region or drain region) 19 is formed on both sides of the channel region.

【0201】セレクトトランジスタの構造は、メモリセ
ルと同様に、スタックゲート構造を有している。しか
し、セレクトトランジスタは、電荷授受層を有しておら
ず、例えば、上層ゲートと下層ゲートが互いに接続さ
れ、1つのゲート電極(セレクトゲート線)SG1,S
G2として機能している。
The structure of the select transistor has a stack gate structure, like the memory cell. However, the select transistor does not have a charge transfer layer. For example, the upper gate and the lower gate are connected to each other, and one gate electrode (select gate line) SG1, S1
It functions as G2.

【0202】メモリセルの電荷授受層16及び制御ゲー
ト層(ワード線)18並びにセレクトゲート線SG1,
SG2は、層間絶縁膜(例えば、酸化シリコン)31に
対してエッチング選択性を有する材料から構成される絶
縁膜(例えば、窒化シリコン)60により覆われてい
る。
The charge transfer layer 16 and the control gate layer (word line) 18 of the memory cell and the select gate line SG1,
The SG 2 is covered with an insulating film (for example, silicon nitride) 60 made of a material having an etching selectivity with respect to the interlayer insulating film (for example, silicon oxide) 31.

【0203】また、絶縁膜60上には、メモリセルを完
全に覆う層間絶縁膜(例えば、酸化シリコン)31が形
成される。そして、層間絶縁膜31には、NANDスト
リングのドレイン拡散層19dに達するコンタクトホー
ル(ビット線コンタクト)30が形成される。また、層
間絶縁膜31には、NANDストリングのソース拡散層
19sに達するコンタクトホール(ソース線コンタク
ト)40が形成される。
On the insulating film 60, an interlayer insulating film (for example, silicon oxide) 31 that completely covers the memory cell is formed. Then, in the interlayer insulating film 31, a contact hole (bit line contact) 30 reaching the drain diffusion layer 19d of the NAND string is formed. A contact hole (source line contact) 40 reaching the source diffusion layer 19s of the NAND string is formed in the interlayer insulating film 31.

【0204】コンタクトホール30,40は、共に、正
方形ではなく、長方形になっている。本例では、コンタ
クトホール30,40のカラム方向(ビット線33が延
びる方向)の幅Yh1が、コンタクトホール30,40
のロウ方向(ワード線18が延びる方向)の幅Xhより
も広くなっている。
The contact holes 30 and 40 are not square but rectangular. In this example, the width Yh1 of the contact holes 30 and 40 in the column direction (the direction in which the bit line 33 extends) is equal to the contact holes 30 and 40.
In the row direction (the direction in which the word lines 18 extend).

【0205】コンタクトホール30は、ロウ方向に一列
に並んでおり、そのピッチXpitchは、コンタクト
ホール30のロウ方向の幅Xhとコンタクトホール30
同士の間隔Xbに等しくなっている。同様に、コンタク
トホール40は、ロウ方向に一列に並んでおり、そのピ
ッチXpitchは、コンタクトホール40のロウ方向
の幅Xhとコンタクトホール40同士の間隔Xbに等し
くなっている。
The contact holes 30 are arranged in a row in the row direction. The pitch Xpitch is determined by the width Xh of the contact hole 30 in the row direction and the contact hole 30.
It is equal to the interval Xb between them. Similarly, the contact holes 40 are arranged in a row in the row direction, and the pitch Xpitch thereof is equal to the width Xh of the contact holes 40 in the row direction and the distance Xb between the contact holes 40.

【0206】また、コンタクトホール30,40のピッ
チXpitchは、当然に、素子領域と素子分離領域の
繰り返しピッチ(ビット線33のピッチ)Xi+Xeに
も等しくなっている。コンタクトホール30,40の位
置とソース/ドレイン拡散層19s、19dの位置を対
応付けるためである。
The pitch Xpitch of the contact holes 30 and 40 is naturally also equal to the repetition pitch (pitch of the bit line 33) Xi + Xe between the element region and the element isolation region. This is for associating the positions of the contact holes 30, 40 with the positions of the source / drain diffusion layers 19s, 19d.

【0207】コンタクトホール30の大きさとコンタク
トホール40の大きさは、加工制御性や信頼性を考慮す
れば、互いに等しくなるように設定するのがよい。しか
し、コンタクトホールの形状が長方形であれば、本発明
の効果が得られるため、両者の大きさは、互いに異なっ
ていてもよいことは言うまでもない。
The size of the contact hole 30 and the size of the contact hole 40 are preferably set to be equal to each other in consideration of processing controllability and reliability. However, if the shape of the contact hole is rectangular, the effect of the present invention can be obtained, and it is needless to say that the sizes of the two may be different from each other.

【0208】また、本例において重要な点は、コンタク
トホール30,40のカラム方向の幅は、Yh1に設定
されるが、セルフアラインコンタクト技術を採用してい
るため、コンタクトホール30,40の底部のカラム方
向の幅Yh2は、Yh1よりも狭くなっている点にある
(Yh1は、Xhよりも大きいことが必要であるが、Y
h2は、Xhよりも大きくても、小さくても、又は等し
くてもよい。)。
In this example, it is important that the width of the contact holes 30 and 40 in the column direction is set to Yh1, but since the self-aligned contact technique is employed, the bottoms of the contact holes 30 and 40 are formed. Is that the width Yh2 in the column direction is smaller than Yh1 (Yh1 needs to be larger than Xh,
h2 may be greater than, less than, or equal to Xh. ).

【0209】つまり、本例によれば、Yh1をXhより
も十分に大きくすることにより、露光時の近接効果によ
るコンタクトホール30,40の寸法制御及び加工制御
の精度を向上させると共に、ロウ方向のコンタクトホー
ル30,40のピッチXpitchを狭くして、メモリ
セルアレイのロウ方向のサイズの縮小化に貢献すること
ができる。
That is, according to this example, by making Yh1 sufficiently larger than Xh, the accuracy of dimensional control and processing control of the contact holes 30, 40 by the proximity effect at the time of exposure is improved, and the row direction is improved. By narrowing the pitch Xpitch of the contact holes 30, 40, it is possible to contribute to reducing the size of the memory cell array in the row direction.

【0210】さらに、本例では、セルフアラインコンタ
クト技術を採用しているため、コンタクトホール30,
40の底部におけるカラム方向の幅Yh2は、Yh1よ
りも小さくなる。従って、ソース側のセレクトゲート線
SG1同士の間隔を狭めることができ、メモリセルアレ
イのカラム方向のサイズの縮小化にも貢献することがで
きる。
Further, in this example, since the self-aligned contact technology is employed, the contact holes 30 and
The width Yh2 in the column direction at the bottom of 40 is smaller than Yh1. Therefore, the interval between the select gate lines SG1 on the source side can be reduced, which can contribute to the reduction in the size of the memory cell array in the column direction.

【0211】なお、このようなセルフアラインコンタク
ト技術は、上述の第1、第2及び第4実施の形態のデバ
イスにも適用できることは言うまでもない。
It is needless to say that such a self-aligned contact technique can be applied to the devices of the first, second and fourth embodiments.

【0212】コンタクトホール30内には、導電材料か
ら構成されるコンタクトプラグ32が埋め込まれてい
る。同様に、コンタクトホール40内には、導電材料か
ら構成されるコンタクトプラグ42が埋め込まれてい
る。そして、層間絶縁膜31上には、NANDストリン
グのソース拡散層19sに電気的に接続される共通ソー
ス線43が形成される。
A contact plug 32 made of a conductive material is buried in the contact hole 30. Similarly, a contact plug 42 made of a conductive material is buried in the contact hole 40. Then, on the interlayer insulating film 31, a common source line 43 electrically connected to the source diffusion layer 19s of the NAND string is formed.

【0213】なお、共通ソース線43は、例えば、高融
点金属(タングステンなど)、不純物を含んだポリシリ
コンや、これらをスタックした構造を有するものなどか
ら構成される。
The common source line 43 is made of, for example, a high melting point metal (such as tungsten), polysilicon containing impurities, or a stacked structure of these.

【0214】また、層間絶縁膜31上には、共通ソース
線43を覆う層間絶縁膜(例えば、酸化シリコン)41
が形成される。層間絶縁膜41には、コンタクトプラグ
32に達するコンタクトホール44が形成される。
On the interlayer insulating film 31, an interlayer insulating film (for example, silicon oxide) 41 covering the common source line 43 is formed.
Is formed. A contact hole 44 reaching the contact plug 32 is formed in the interlayer insulating film 41.

【0215】コンタクトホール44についても、コンタ
クトホール30と同様に、長方形になっている。即ち、
コンタクトホール44のカラム方向(ビット線33が延
びる方向)の幅が、コンタクトホール44のロウ方向
(ワード線18が延びる方向)の幅よりも広くなってい
る。
[0215] The contact hole 44 is also rectangular, like the contact hole 30. That is,
The width of the contact hole 44 in the column direction (the direction in which the bit line 33 extends) is wider than the width of the contact hole 44 in the row direction (the direction in which the word line 18 extends).

【0216】なお、コンタクトホール44に関しては、
メモリセル上に形成されるため、コンタクトホール44
のカラム方向の幅については、特に、制限がないこと
は、上述の第3及び第4実施の形態と同じである。
The contact hole 44 is
Since the contact hole 44 is formed on the memory cell,
Is not particularly limited as in the third and fourth embodiments described above.

【0217】コンタクトホール44内には、導電材料か
ら構成されるコンタクトプラグ45が埋め込まれてい
る。そして、層間絶縁膜41上には、ビット線33が形
成される。ビット線33は、コンタクトプラグ32,4
5を介してメモリセルのドレイン拡散層19dに電気的
に接続される。
A contact plug 45 made of a conductive material is embedded in the contact hole 44. Then, the bit line 33 is formed on the interlayer insulating film 41. The bit line 33 is connected to the contact plugs 32, 4
5, and is electrically connected to the drain diffusion layer 19d of the memory cell.

【0218】なお、本例では、ドレイン拡散層19d上
におけるコンタクトホール30とコンタクトホール44
を、それぞれ異なる工程により別々に形成したが、これ
に代えて、同じ工程により同時に両コンタクトホールを
1つのコンタクトホールとして形成してもよい。この場
合、当然に、両コンタクトホール30,44の大きさ
は、同じになり、かつ、コンタクトプラグ32,45
も、同時に形成され、1つのコンタクトプラグとして一
体化される。
In this example, the contact holes 30 and 44 on the drain diffusion layer 19d are formed.
Are formed separately in different steps, but alternatively, both contact holes may be formed simultaneously as one contact hole in the same step. In this case, the sizes of the contact holes 30 and 44 are the same, and the contact plugs 32 and 45 are
Are formed at the same time and integrated as one contact plug.

【0219】図29及び図30は、図25乃至図28の
デバイスを実際に製造した場合におけるコンタクトホー
ル(ビット線コンタクト)30,40の形状を示してい
る。
FIGS. 29 and 30 show the shapes of the contact holes (bit line contacts) 30 and 40 when the device shown in FIGS. 25 to 28 is actually manufactured.

【0220】即ち、メモリセルが微細化され、コンタク
トホール(ビット線コンタクト)30及びコンタクトホ
ール(ソース線コンタクト)40も微細化されてくる
と、コンタクトホール30,40を長方形にレイアウト
した場合であっても、マスクとなるレジスト膜の形状が
長方形の角が丸くなった形(楕円に近い形)になり、こ
れをマスクにしてエッチングにより形成するコンタクト
ホール30,40の形状も長方形の角が丸くなった形に
なる場合がある。
That is, when the memory cells are miniaturized and the contact holes (bit line contacts) 30 and the contact holes (source line contacts) 40 are also miniaturized, the contact holes 30, 40 are laid out in a rectangular shape. However, the shape of the resist film serving as a mask has a shape in which the corners of a rectangle are rounded (a shape close to an ellipse), and the contact holes 30, 40 formed by etching using this as a mask have rounded corners of the rectangle. The shape may be changed.

【0221】なお、本例は、単に、コンタクトホール3
0,40の形状が、長方形だけでなく、長方形の角が丸
くなった形になる場合もあることを説明するものであ
る。
In this example, the contact hole 3
This explains that the shape of 0, 40 is not limited to a rectangle, but may be a shape with rounded corners.

【0222】本例のデバイスにおいても、上述した第1
乃至第4の実施の形態のデバイスと同様の効果を得るこ
とができる。
In the device of this example, the first
The same effects as those of the devices according to the fourth to fourth embodiments can be obtained.

【0223】さらに、本例では、セルフアラインコンタ
クト技術を採用しているため、コンタクトホール30,
40の底部のカラム方向の幅Yh2は、コンタクトホー
ル30,40の上部のカラム方向の幅Yh1よりも狭く
なっている。
Furthermore, in this example, since the self-aligned contact technology is employed, the contact holes 30 and
The width Yh2 in the column direction at the bottom of the column 40 is smaller than the width Yh1 in the column direction above the contact holes 30 and 40.

【0224】つまり、本例によれば、Yh1をXhより
も十分に大きくすることにより、露光時の近接効果によ
るコンタクトホール30,40の寸法制御及び加工制御
の精度を向上させると共に、ロウ方向のコンタクトホー
ル30,40のピッチXpitchを狭くして、メモリ
セルアレイのロウ方向のサイズの縮小化に貢献すること
ができる。
That is, according to the present example, by making Yh1 sufficiently larger than Xh, the accuracy of dimensional control and processing control of the contact holes 30, 40 by the proximity effect at the time of exposure is improved, and the row direction is improved. By narrowing the pitch Xpitch of the contact holes 30, 40, it is possible to contribute to reducing the size of the memory cell array in the row direction.

【0225】また、本例では、コンタクトホール30,
40の底部におけるカラム方向の幅Yh2が、コンタク
トホール30,40の上部のカラム方向の幅Yh1より
も小さい。このため、ソース側のセレクトゲート線SG
1同士の間隔を狭めることができ、メモリセルアレイの
カラム方向のサイズの縮小化にも貢献できる。
In this example, the contact holes 30 and
The width Yh2 in the column direction at the bottom of the column 40 is smaller than the width Yh1 in the column direction above the contact holes 30 and 40. Therefore, the source-side select gate line SG
The distance between the cells 1 can be reduced, and the size of the memory cell array in the column direction can be reduced.

【0226】[XhとYhの関係について]以上、本発
明を、第1乃至第5実施の形態に基づいて説明した。本
発明によれば、コンタクトホールを長方形(長方形の角
を丸くした形状を含む。以下、同じ。)にすることで
(Xh<Yh)、その短辺Xhを、正方形の場合に開け
ることができるコンタクトホールの一辺の長さよりも、
短くすることが可能である。
[Relationship between Xh and Yh] The present invention has been described based on the first to fifth embodiments. According to the present invention, by forming the contact hole into a rectangle (including a shape in which the corner of the rectangle is rounded; the same applies hereinafter) (Xh <Yh), the short side Xh can be opened in the case of a square. Than the length of one side of the contact hole,
It is possible to shorten it.

【0227】例えば、同一の露光技術を用いると仮定す
ると、実験的には、ライン&スペース形状(単純繰り返
しパターン)における最小露光寸法が0.2μmの場
合、正方形のコンタクトホールの最小露光寸法は、0.
3μmとなる。
For example, assuming that the same exposure technique is used, experimentally, when the minimum exposure dimension in a line & space shape (simple repetition pattern) is 0.2 μm, the minimum exposure dimension of a square contact hole is: 0.
3 μm.

【0228】従って、正方形の場合に開口可能な最小の
ホールサイズが0.3μmであっても、長方形(極限的
には、ラインパターン)にすれば、開口可能な短辺のサ
イズは、最大で、0.2μm(正方形のホールサイズの
約66%)まで狭めることができる。
Therefore, even if the minimum hole size that can be opened in the case of a square is 0.3 μm, the size of the short side that can be opened is the maximum if it is made a rectangle (limitally, a line pattern). , 0.2 μm (about 66% of the square hole size).

【0229】同様に、同一の露光技術を用いると仮定す
ると、実験的には、ライン&スペース形状(単純繰り返
しパターン)における最小露光寸法が0.13μmの場
合、正方形のコンタクトホールの最小露光寸法は、0.
2μmとなる。
Similarly, assuming that the same exposure technique is used, experimentally, when the minimum exposure dimension in the line & space shape (simple repetition pattern) is 0.13 μm, the minimum exposure dimension of the square contact hole is , 0.
2 μm.

【0230】従って、正方形の場合に開口可能な最小の
ホールサイズが0.2μmであっても、長方形(極限的
には、ラインパターン)にすれば、開口可能な短辺のサ
イズは、最大で、0.13μm(正方形のホールサイズ
の約66%)まで狭めることができる。
Therefore, even if the minimum hole size that can be opened in the case of a square is 0.2 μm, the size of the short side that can be opened is the maximum if it is made a rectangle (limitally, a line pattern). , 0.13 μm (about 66% of the square hole size).

【0231】このように、本発明によれば、コンタクト
ホールを長方形にすることで、その短辺Xhを、最大
で、正方形の場合に開口可能な最小のホールサイズの約
66%(約2/3)に狭めることができる。これに伴
い、コンタクトホールのピッチ、即ち、素子領域と素子
分離領域の繰り返しパターンのピッチ(周期)も狭める
ことができるため、メモリセルアレイ領域の大幅な面積
縮小を達成できる。
As described above, according to the present invention, by making the contact hole rectangular, the short side Xh is up to about 66% of the minimum hole size that can be opened in the case of a square (about 2 / 3) can be reduced. Accordingly, the pitch of the contact holes, that is, the pitch (period) of the repetitive pattern of the element region and the element isolation region can be reduced, so that the area of the memory cell array region can be significantly reduced.

【0232】つまり、ロウ方向(ワード線が延びる方
向)について考えると、メモリセルアレイ領域の面積縮
小の効果は、正方形のコンタクトホールの一辺の長さを
約66%(約2/3倍)に縮めて、コンタクトホールの
形状を、カラム方向(ビット線が延びる方向)に長い長
方形にしたとき(コンタクトホールのカラム方向の一辺
の長さは変えないものとする)、即ち、Yhが、Xhの
約1.5倍(約3/2倍)になったときに最大となる。
That is, considering the row direction (the direction in which the word lines extend), the effect of reducing the area of the memory cell array region is to reduce the length of one side of the square contact hole to about 66% (about 2/3 times). Therefore, when the shape of the contact hole is a rectangle long in the column direction (the direction in which the bit line extends) (the length of one side of the contact hole in the column direction is not changed), that is, Yh is approximately equal to Xh. It becomes maximum when it becomes 1.5 times (about 3/2 times).

【0233】しかしながら、仮に、長方形のコンタクト
ホールの短辺Xhを、正方形の場合に開口可能な最小の
ホールサイズの約66%(約2/3倍)に狭めた場合
に、その長辺Yhを、正方形の場合に開口可能な最小の
ホールサイズのまま(固定値)とすると、長方形の場合
のコンタクト面積が、正方形の場合に比べて、約66%
だけ減ることになり、結果として、長方形の場合のコン
タクト抵抗が、正方形の場合のコンタクト抵抗の約1.
5倍(約3/2倍)に増加する。
However, if the short side Xh of the rectangular contact hole is reduced to about 66% (about 2/3 times) the minimum hole size that can be opened in the case of a square, the long side Yh is reduced. If the minimum hole size that can be opened in the case of a square is kept (fixed value), the contact area in the case of a rectangle is about 66% of that in the case of a square.
As a result, the contact resistance in the case of a rectangle is about 1.10 of the contact resistance in the case of a square.
It increases 5 times (about 3/2 times).

【0234】そこで、短辺Xhが最小の値(ライン&ス
ペース形状の最小露光寸法)になった後は、長辺Yh
を、正方形の場合に開口可能な最小のホールサイズより
も大きくしていけば、コンタクト抵抗の増加を抑えるこ
とが可能である。
Then, after the short side Xh becomes the minimum value (the minimum exposure dimension of the line & space shape), the long side Yh
Is larger than the minimum hole size that can be opened in the case of a square, it is possible to suppress an increase in contact resistance.

【0235】例えば、正方形のコンタクトホールのロウ
方向(X方向)のサイズのみを約66%(約2/3倍)
に縮めると、コンタクト面積も、約66%(約2/3
倍)に減少するため、コンタクト抵抗は、約3/2倍に
上昇する。
For example, only the size of the square contact hole in the row direction (X direction) is about 66% (about 2/3 times).
When contracted, the contact area is about 66% (about 2/3
), The contact resistance increases about 3/2 times.

【0236】従って、正方形のコンタクトホールと同じ
コンタクト抵抗を維持するためには、コンタクトホール
のカラム方向(Y方向)のサイズを約3/2倍に広げる
必要がある。この時、Yhは、Xhの約2.25倍
({3/2}/{2/3}={9/4}倍)になる。
Therefore, in order to maintain the same contact resistance as that of a square contact hole, it is necessary to increase the size of the contact hole in the column direction (Y direction) about 3/2 times. At this time, Yh is about 2.25 times (X3 / 2) / {2/3} = {9/4} times Xh.

【0237】また、製造時の加工のばらつきのため、Y
hを、Xhの2.25倍に完全に一致させることは難し
い。そこで、このような製造時の加工のばらつきを考慮
すると、Yhが、Xhの2倍以上、2.5倍以下のと
き、コンタクト抵抗の増加なく、面積縮小の効果を最大
限に発揮できることになる。
In addition, due to variations in processing during manufacturing, Y
It is difficult to make h exactly equal to 2.25 times Xh. In consideration of such variations in processing at the time of manufacturing, when Yh is not less than twice and not more than 2.5 times Xh, the effect of area reduction can be maximized without increasing contact resistance. .

【0238】ところで、コンタクトホールのカラム方向
のサイズYhは、無限に大きくすることはできない(Y
hが無限大になると、完全なライン&スペースとな
る。)。現実的には(セルフアラインコンタクトも考
慮)、Yhの最大値は、ライン&スペースの最小加工寸
法(例えば、ワード線の幅に等しい)の3倍程度となる
と考えられる。
By the way, the size Yh of the contact hole in the column direction cannot be infinitely increased (Y
When h becomes infinite, it becomes a complete line & space. ). Realistically (considering the self-aligned contact), it is considered that the maximum value of Yh is about three times the minimum processing dimension of the line and space (for example, equal to the width of the word line).

【0239】ここで、Xhが、ライン&スペースの最小
加工寸法に設定されていると仮定すると(例えば、素子
領域の幅及び素子分離領域の幅も、この最小加工寸法に
設定される)、Yhの最大値は、Xhの3倍となる。
Here, assuming that Xh is set to the minimum processing dimension of line & space (for example, the width of the element region and the width of the element isolation region are also set to this minimum processing dimension), Yh Is three times Xh.

【0240】以上をまとめると、Yhは、Xhの1.5
倍以上、3倍以下が現実的な範囲であり、かつ、Yh
が、Xhの2倍以上、2.5倍以下のときに、コンタク
ト抵抗の増加なく、面積縮小の効果を最大限に発揮でき
ることになる。但し、カラム方向のチップサイズを無視
し、かつ、チップレイアウト上、可能ならば、Yhが、
Xhの3倍を超えても全く構わない。
To summarize the above, Yh is 1.5 times Xh.
More than twice and less than 3 times is a realistic range, and Yh
However, when the value is not less than twice and not more than 2.5 times Xh, the effect of area reduction can be maximized without increasing contact resistance. However, ignoring the chip size in the column direction, and if possible on the chip layout, Yh is
It may be more than three times Xh.

【0241】[その他]本発明は、上述したようなNO
Rセル型及びNANDセル型の不揮発性半導体記憶装置
のみならず、特に、ビット線のピッチ(周期)又は素子
領域と素子分離領域の繰り返しピッチ(周期)が0.5
μm以下の不揮発性半導体記憶装置に適用する場合に効
果が大きい。
[Others] In the present invention, the above-described NO
Not only the R cell type and the NAND cell type non-volatile semiconductor memory device but also the bit line pitch (period) or the repetition pitch (period) of the element region and the element isolation region is 0.5.
The effect is great when applied to a nonvolatile semiconductor memory device of μm or less.

【0242】また、本発明は、ビット線のピッチ(又は
素子領域と素子分離領域の繰り返しピッチ)と同じピッ
チで、コンタクトホール(ビット線コンタクト又はソー
ス線コンタクト)を一列に並べるような不揮発性半導体
記憶装置全般に適用可能である。
The present invention also relates to a nonvolatile semiconductor device in which contact holes (bit line contacts or source line contacts) are arranged in a line at the same pitch as the bit line pitch (or the repetition pitch between the element region and the element isolation region). It is applicable to all storage devices.

【0243】また、本発明は、上述の実施の形態に示す
ように、コンタクトホールのロウ方向のサイズXhと素
子領域のロウ方向のサイズXeが等しく、コンタクトホ
ール同士の間隔Xbと素子分離領域のロウ方向のサイズ
Xiが等しい場合のみならず、図31及び図32に示す
ように、コンタクトホールのロウ方向のサイズXhが素
子領域のロウ方向のサイズXeよりも大きく、コンタク
トホール同士の間隔Xbが素子分離領域のロウ方向のサ
イズXiよりも小さい場合にも適用できる。
Further, according to the present invention, as described in the above embodiment, the size Xh of the contact hole in the row direction is equal to the size Xe of the element region in the row direction, and the interval Xb between the contact holes and the size of the element isolation region are different. Not only when the size Xi in the row direction is equal, but also as shown in FIGS. 31 and 32, the size Xh of the contact hole in the row direction is larger than the size Xe of the element region in the row direction, and the distance Xb between the contact holes is small. The present invention can also be applied to a case where the element isolation region is smaller than the size Xi in the row direction.

【0244】また、本発明は、コンタクトホールのロウ
方向のサイズXhが素子領域のロウ方向のサイズXeよ
りも小さく、コンタクトホール同士の間隔Xbが素子分
離領域のロウ方向のサイズXiよりも大きい場合にも適
用できる。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、種
々の変形が可能である。
In the present invention, the size Xh of the contact hole in the row direction is smaller than the size Xe of the element region in the row direction, and the interval Xb between the contact holes is larger than the size Xi of the element isolation region in the row direction. Also applicable to The present invention can be variously modified without departing from the gist thereof.

【0245】[0245]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、コンタクトホールを一定のピッチ(周期)で、一方
向に、一列に並べる必要がある不揮発性半導体記憶装置
において、そのコンタクトホールの形状を長方形又は長
方形の角を丸くした形状とし、かつ、そのコンタクトホ
ールの一方向(ロウ方向)の幅を、当該一方向に直交す
る方向(カラム方向)の幅よりも狭くしている。
As described above, according to the present invention, according to the present invention, in a nonvolatile semiconductor memory device in which contact holes need to be arranged in a line at a constant pitch (period) in one direction, The shape is a rectangle or a shape with rounded corners, and the width of the contact hole in one direction (row direction) is smaller than the width in the direction (column direction) orthogonal to the one direction.

【0246】この場合、コンタクトホールの一方向の幅
(短辺)は、正方形のコンタクトホールの最小加工寸法
よりも狭くでき、最大で、ライン&スペースの最小加工
寸法まで狭めることが可能になる。これにより、コンタ
クトホールの寸法制御及び加工制御の精度を維持しつ
つ、当該一方向におけるコンタクトホールのピッチを狭
め、素子領域の縮小化、チップ面積の縮小化に貢献する
ことができる。
In this case, the width (short side) of the contact hole in one direction can be narrower than the minimum processing size of the square contact hole, and can be reduced to the minimum processing size of line and space at the maximum. Thus, the pitch of the contact holes in the one direction can be narrowed while maintaining the accuracy of the dimension control and processing control of the contact holes, thereby contributing to a reduction in the element region and a reduction in the chip area.

【0247】また、コンタクトホールの当該一方向に直
交する方向の幅に関しては、特に、セルフアラインコン
タクト技術を採用することにより、当該一方向に直交す
る方向の幅を大きくしても、コンタクトホールの寸法制
御及び加工制御の精度を維持しつつ、当該一方向に直交
する方向における素子領域の縮小化、チップ面積の縮小
化を達成することができる。
Regarding the width of the contact hole in the direction orthogonal to the one direction, especially by adopting the self-aligned contact technology, even if the width in the direction orthogonal to the one direction is increased, It is possible to achieve a reduction in the element region and a reduction in the chip area in a direction orthogonal to the one direction while maintaining the accuracy of the dimensional control and the processing control.

【0248】さらに、コンタクトホールの当該一方向に
直交する方向の幅を、コンタクトホールの当該一方向の
幅の1.5倍以上にすれば、面積縮小の効果に伴うコン
タクト抵抗の増加という現象に対しても、上記面積縮小
の効果を維持しつつ、コンタクト面積の増大により、コ
ンタクト抵抗を低下させる、という対応策を講じること
ができる。
Further, if the width of the contact hole in the direction orthogonal to the one direction is set to 1.5 times or more the width of the contact hole in the one direction, the contact resistance increases due to the effect of area reduction. On the other hand, it is possible to take measures to reduce the contact resistance by increasing the contact area while maintaining the effect of the area reduction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施の形態に関わるNORセル型
不揮発性半導体記憶装置のメモリセルアレイを示す平面
図。
FIG. 1 is a plan view showing a memory cell array of a NOR cell type nonvolatile semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のデバイス上に形成されるビット線を示す
平面図。
FIG. 2 is a plan view showing a bit line formed on the device of FIG. 1;

【図3】図1及び図2のIII−III線に沿う断面
図。
FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III in FIGS. 1 and 2;

【図4】図1及び図2のIV−IV線に沿う断面図。FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV in FIGS. 1 and 2;

【図5】図1及び図2のデバイスを実際に製造したとき
のコンタクトホールの形状を示す図。
FIG. 5 is a view showing a shape of a contact hole when the device shown in FIGS. 1 and 2 is actually manufactured.

【図6】図1及び図2のデバイスを実際に製造したとき
のコンタクトホールの形状を示す図。
FIG. 6 is a view showing the shape of a contact hole when the device shown in FIGS. 1 and 2 is actually manufactured.

【図7】本発明の第2実施の形態に関わるNANDセル
型不揮発性半導体記憶装置のメモリセルアレイを示す平
面図。
FIG. 7 is a plan view showing a memory cell array of a NAND cell type nonvolatile semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention.

【図8】図7のデバイス上に形成されるビット線を示す
平面図。
FIG. 8 is a plan view showing a bit line formed on the device of FIG. 7;

【図9】図7及び図8のIX−IX線に沿う断面図。FIG. 9 is a sectional view taken along the line IX-IX in FIGS. 7 and 8;

【図10】図7及び図8のX−X線に沿う断面図。FIG. 10 is a sectional view taken along the line XX in FIGS. 7 and 8;

【図11】図7及び図8のデバイスを実際に製造したと
きのコンタクトホールの形状を示す図。
FIG. 11 is a view showing a shape of a contact hole when the devices of FIGS. 7 and 8 are actually manufactured.

【図12】図7及び図8のデバイスを実際に製造したと
きのコンタクトホールの形状を示す図。
FIG. 12 is a view showing a shape of a contact hole when the devices of FIGS. 7 and 8 are actually manufactured.

【図13】本発明の第3実施の形態に関わるNANDセ
ル型不揮発性半導体記憶装置のメモリセルアレイを示す
平面図。
FIG. 13 is a plan view showing a memory cell array of a NAND cell type nonvolatile semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention.

【図14】図13のデバイスにおけるビット線及び素子
分離領域を示す平面図。
14 is a plan view showing bit lines and element isolation regions in the device shown in FIG.

【図15】図13及び図14のXV−XV線に沿う断面
図。
FIG. 15 is a sectional view taken along lines XV-XV in FIGS. 13 and 14;

【図16】図13及び図14のXVI−XVI線に沿う
断面図。
FIG. 16 is a sectional view taken along lines XVI-XVI in FIGS. 13 and 14;

【図17】図13及び図14のデバイスを実際に製造し
たときのコンタクトホールの形状を示す図。
FIG. 17 is a view showing the shape of a contact hole when the devices of FIGS. 13 and 14 are actually manufactured.

【図18】図13及び図14のデバイスを実際に製造し
たときのコンタクトホールの形状を示す図。
FIG. 18 is a view showing the shape of a contact hole when the devices of FIGS. 13 and 14 are actually manufactured.

【図19】本発明の第4実施の形態に関わるNANDセ
ル型不揮発性半導体記憶装置のメモリセルアレイを示す
平面図。
FIG. 19 is a plan view showing a memory cell array of a NAND cell type nonvolatile semiconductor memory device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図20】図19のデバイス上に形成されるビット線を
示す平面図。
FIG. 20 is a plan view showing a bit line formed on the device of FIG. 19;

【図21】図19及び図20のXXI−XXI線に沿う
断面図。
FIG. 21 is a sectional view taken along lines XXI-XXI in FIGS. 19 and 20;

【図22】図19及び図20のXXII−XXII線に
沿う断面図。
FIG. 22 is a sectional view taken along lines XXII-XXII in FIGS. 19 and 20;

【図23】図19及び図20のデバイスを実際に製造し
たときのコンタクトホールの形状を示す図。
FIG. 23 is a view showing a shape of a contact hole when the devices of FIGS. 19 and 20 are actually manufactured.

【図24】図19及び図20のデバイスを実際に製造し
たときのコンタクトホールの形状を示す図。
FIG. 24 is a view showing the shape of a contact hole when the devices of FIGS. 19 and 20 are actually manufactured.

【図25】本発明の第5実施の形態に関わるNANDセ
ル型不揮発性半導体記憶装置のメモリセルアレイを示す
平面図。
FIG. 25 is a plan view showing a memory cell array of a NAND cell type nonvolatile semiconductor memory device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図26】図25のデバイス上に形成されるビット線を
示す平面図。
FIG. 26 is a plan view showing a bit line formed on the device of FIG. 25;

【図27】図25及び図26のXXVII−XXVII
線に沿う断面図。
FIG. 27. XXVII-XXVII of FIG. 25 and FIG.
Sectional view along the line.

【図28】図25及び図26のXXVIII−XXVI
II線に沿う断面図。
FIG. 28. XXVIII-XXVI of FIG. 25 and FIG.
Sectional drawing which follows the II line.

【図29】図25及び図26のデバイスを実際に製造し
たときのコンタクトホールの形状を示す図。
FIG. 29 is a view showing the shape of a contact hole when the devices of FIGS. 25 and 26 are actually manufactured.

【図30】図25及び図26のデバイスを実際に製造し
たときのコンタクトホールの形状を示す図。
FIG. 30 is a view showing the shape of a contact hole when the devices of FIGS. 25 and 26 are actually manufactured.

【図31】本発明のNORセル型不揮発性半導体記憶装
置のメモリセルアレイの変形例を示す平面図。
FIG. 31 is a plan view showing a modified example of the memory cell array of the NOR cell type nonvolatile semiconductor memory device of the present invention.

【図32】本発明のNANDセル型不揮発性半導体記憶
装置のメモリセルアレイの変形例を示す平面図。
FIG. 32 is a plan view showing a modification of the memory cell array of the NAND cell type nonvolatile semiconductor memory device of the present invention.

【図33】スタックゲート型メモリセルのデバイス構造
を示す平面図。
FIG. 33 is a plan view showing the device structure of a stacked gate memory cell.

【図34】図33のXXXIV−XXXIV線に沿う断
面図。
34 is a sectional view taken along the line XXXIV-XXXIV of FIG.

【図35】図33のXXXV−XXXV線に沿う断面
図。
FIG. 35 is a sectional view taken along the line XXXV-XXXV in FIG. 33;

【図36】シングルゲート型メモリセルのデバイス構造
を示す平面図。
FIG. 36 is a plan view showing a device structure of a single-gate memory cell.

【図37】図36のXXXVII−XXXVII線に沿
う断面図。
FIG. 37 is a sectional view taken along the line XXXVII-XXXVII in FIG. 36;

【図38】図36のXXXVIII−XXXVIII線
に沿う断面図。
38 is a sectional view taken along the line XXXVIII-XXXVIII in FIG. 36.

【図39】従来のNORセル型不揮発性半導体記憶装置
のメモリセルアレイを示す平面図。
FIG. 39 is a plan view showing a memory cell array of a conventional NOR cell type nonvolatile semiconductor memory device.

【図40】図39のデバイス上に形成されるビット線を
示す平面図。
FIG. 40 is a plan view showing a bit line formed on the device of FIG. 39.

【図41】図39及び図40のXLI−XLI線に沿う
断面図。
FIG. 41 is a sectional view taken along lines XLI-XLI in FIGS. 39 and 40;

【図42】図39及び図40のXLII−XLII線に
沿う断面図。
FIG. 42 is a sectional view taken along lines XLII-XLII in FIGS. 39 and 40;

【図43】図39及び図40のデバイスを実際に製造し
たときのコンタクトホールの形状を示す図。
FIG. 43 is a view showing the shape of a contact hole when the devices of FIGS. 39 and 40 are actually manufactured.

【図44】図39及び図40のデバイスを実際に製造し
たときのコンタクトホールの形状を示す図。
FIG. 44 is a view showing a shape of a contact hole when the devices of FIGS. 39 and 40 are actually manufactured.

【図45】従来のNANDセル型不揮発性半導体記憶装
置のメモリセルアレイを示す平面図。
FIG. 45 is a plan view showing a memory cell array of a conventional NAND cell type nonvolatile semiconductor memory device.

【図46】図45のデバイス上に形成されるビット線を
示す平面図。
FIG. 46 is a plan view showing a bit line formed on the device of FIG. 45.

【図47】図45及び図46のXLVII−XLVII
線に沿う断面図。
FIG. 47: XLVII-XLVII of FIGS. 45 and 46
Sectional view along the line.

【図48】図45及び図46のXLVIII−XLVI
II線に沿う断面図。
FIG. 48: XLVIII-XLVI of FIGS. 45 and 46
Sectional drawing which follows the II line.

【図49】図45及び図46のデバイスを実際に製造し
たときのコンタクトホールの形状を示す図。
FIG. 49 is a view showing a shape of a contact hole when the devices of FIGS. 45 and 46 are actually manufactured.

【図50】図45及び図46のデバイスを実際に製造し
たときのコンタクトホールの形状を示す図。
FIG. 50 is a view showing a shape of a contact hole when the devices of FIGS. 45 and 46 are actually manufactured.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,21 :P型シリコン基板、 12,22 :N型ウエル領域、 13,23 :P型ウエル領域、 14,24 :素子分離用絶縁材料(素
子分離領域)、 15,25 :トンネル絶縁膜、 16 :電荷授受層、 17 :ゲート間絶縁層、 18,27,52 :制御ゲート層、 19,28 :N型拡散層、 19d :ドレイン拡散層、 19s :ソース拡散層、 26 :電荷保持用絶縁膜、 30,44 :コンタクトホール(ビッ
ト線コンタクト)、 31,41 :層間絶縁膜、 32,42,45 :コンタクトプラグ、 33 :ビット線、 40 :コンタクトホール(ソー
ス線コンタクト)、 43 :共通ソース線、 51 :電荷保持用絶縁膜。
11, 21: P-type silicon substrate, 12, 22: N-type well region, 13, 23: P-type well region, 14, 24: Insulating material for element isolation (element isolation area), 15, 25: Tunnel insulating film, 16: charge transfer layer, 17: inter-gate insulating layer, 18, 27, 52: control gate layer, 19, 28: N-type diffusion layer, 19d: drain diffusion layer, 19s: source diffusion layer, 26: insulation for charge retention Films, 30, 44: contact holes (bit line contacts), 31, 41: interlayer insulating films, 32, 42, 45: contact plugs, 33: bit lines, 40: contact holes (source line contacts), 43: common source Line 51: charge retention insulating film.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白田 理一郎 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Fターム(参考) 5F001 AA25 AB08 AC02 AD51 AD52 AD53 AD60 AD61 5F083 EP02 EP23 EP76 EP77 ER03 ER09 ER14 ER19 GA09 KA05 LA12 LA16 LA20 LA21 MA06 MA19 MA20 NA01 5F101 BA07 BB05 BC02 BD32 BD33 BD34 BD35 BD36  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Riichiro Shirada 8F, Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture F-term (reference) 5F001 AA25 AB08 AC02 AD51 AD52 AD53 AD60 AD61 5F083 EP02 EP23 EP76 EP77 ER03 ER09 ER14 ER19 GA09 KA05 LA12 LA16 LA20 LA21 MA06 MA19 MA20 NA01 5F101 BA07 BB05 BC02 BD32 BD33 BD34 BD35 BD36

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一方向に一定周期で繰り返して配置され
る素子領域及び素子分離領域と、前記素子領域内に形成
されるメモリセルと、前記一方向に前記一定周期と同じ
周期で配置されるコンタクトホールと、前記コンタクト
ホールを介して前記メモリセルとデータを授受する配線
とを具備し、前記コンタクトホールの前記一方向に直交
する他方向の幅が、前記コンタクトホールの前記一方向
の幅よりも広いことを特徴とする不揮発性半導体記憶装
置。
1. An element region and an element isolation region which are repeatedly arranged in one direction at a constant period, and memory cells formed in the element region are arranged in the one direction at the same period as the constant period. A contact hole, and a wiring for transmitting and receiving data to and from the memory cell via the contact hole, wherein the width of the contact hole in the other direction orthogonal to the one direction is larger than the width of the contact hole in the one direction. A non-volatile semiconductor memory device characterized by having a large width.
【請求項2】 前記コンタクトホールの前記他方向の幅
は、前記コンタクトホールの前記一方向の幅の1.5倍
以上であることを特徴とする請求項1記載の不揮発性半
導体記憶装置。
2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein a width of said contact hole in said other direction is at least 1.5 times a width of said contact hole in said one direction.
【請求項3】 前記コンタクトホールの前記他方向の幅
は、前記コンタクトホールの前記一方向の幅の3倍以下
であり、かつ、前記コンタクトホールの前記一方向の幅
は、前記素子領域の前記一方向の幅に概略等しいことを
特徴とする請求項2記載の不揮発性半導体記憶装置。
3. The width of the contact hole in the other direction is not more than three times the width of the contact hole in the one direction, and the width of the contact hole in the one direction is smaller than the width of the element region. 3. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 2, wherein the width is substantially equal to the width in one direction.
【請求項4】 前記コンタクトホールの前記他方向の幅
は、前記コンタクトホールの前記一方向の幅の2倍以
上、2.5倍以下であることを特徴とする請求項1記載
の不揮発性半導体記憶装置。
4. The non-volatile semiconductor device according to claim 1, wherein the width of the contact hole in the other direction is not less than twice and not more than 2.5 times the width of the contact hole in the one direction. Storage device.
【請求項5】 前記配線は、ビット線であり、前記ビッ
ト線は、前記メモリセルの電流経路の一端に接続される
ことを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体記憶装
置。
5. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein said wiring is a bit line, and said bit line is connected to one end of a current path of said memory cell.
【請求項6】 前記メモリセルの電流経路の他端は、ソ
ース線に接続され、前記コンタクトホールと前記ソース
線の間には、前記一方向に延びる前記メモリセルの制御
ゲート線が配置されることを特徴とする請求項5記載の
不揮発性半導体記憶装置。
6. The other end of the current path of the memory cell is connected to a source line, and a control gate line of the memory cell extending in the one direction is arranged between the contact hole and the source line. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 5, wherein:
【請求項7】 前記配線は、ビット線であり、前記ビッ
ト線は、少なくとも1つのトランジスタを介して、前記
メモリセルの電流経路の一端に接続されることを特徴と
する請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
7. The non-volatile memory according to claim 1, wherein the wiring is a bit line, and the bit line is connected to one end of a current path of the memory cell via at least one transistor. Semiconductor memory device.
【請求項8】 前記メモリセルの電流経路の他端は、少
なくとも1つのトランジスタを介して、ソース線に接続
され、前記コンタクトホールと前記ソース線の間には、
前記一方向に延びる少なくとも1つの制御ゲート線が配
置されることを特徴とする請求項7記載の不揮発性半導
体記憶装置。
8. The other end of the current path of the memory cell is connected to a source line via at least one transistor, and between the contact hole and the source line
8. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 7, wherein at least one control gate line extending in one direction is arranged.
【請求項9】 前記メモリセルは、前記素子領域上に形
成されるゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成さ
れる電荷授受層を備えることを特徴とする請求項1記載
の不揮発性半導体記憶装置。
9. The non-volatile semiconductor device according to claim 1, wherein the memory cell includes a gate insulating film formed on the element region, and a charge transfer layer formed on the gate insulating film. Storage device.
【請求項10】 前記配線は、ソース線であり、前記ソ
ース線は、前記メモリセルの電流経路の一端に接続され
ることを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体記憶
装置。
10. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein said wiring is a source line, and said source line is connected to one end of a current path of said memory cell.
【請求項11】 前記配線は、ソース線であり、前記ソ
ース線は、少なくとも1つのトランジスタを介して、前
記メモリセルの電流経路の一端に接続されることを特徴
とする請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
11. The non-volatile memory according to claim 1, wherein the wiring is a source line, and the source line is connected to one end of a current path of the memory cell via at least one transistor. Semiconductor memory device.
【請求項12】 前記コンタクトホールの前記他方向の
幅は、前記コンタクトホールの上部における前記他方向
の幅であり、前記コンタクトホールの上部における前記
他方向の幅をY1、前記コンタクトホールの底部におけ
る前記他方向の幅をY2としたとき、Y1>Y2であ
り、かつ、前記コンタクトホールの上部における前記他
方向の幅と前記コンタクトホールの底部における前記他
方向の幅は、不連続に変化していることを特徴とする請
求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
12. The width of the contact hole in the other direction is the width in the other direction above the contact hole, the width in the other direction above the contact hole is Y1, and the width in the bottom of the contact hole is Y1. When the width in the other direction is Y2, Y1> Y2, and the width in the other direction at the top of the contact hole and the width in the other direction at the bottom of the contact hole change discontinuously. 2. The non-volatile semiconductor storage device according to claim 1, wherein:
【請求項13】 前記素子領域及び前記素子分離領域
は、前記他方向に延び、前記素子領域及び前記素子分離
領域の前記一方向の幅は、前記コンタクトホールの前記
一方向の幅に実質的に等しいことを特徴とする請求項1
記載の不揮発性半導体記憶装置。
13. The device region and the device isolation region extend in the other direction, and the width of the device region and the device isolation region in the one direction is substantially equal to the width of the contact hole in the one direction. 2. The method of claim 1, wherein:
14. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1.
【請求項14】 前記素子領域及び前記素子分離領域の
前記一方向の幅は、前記メモリセルの制御ゲート線の幅
に実質的に等しいことを特徴とする請求項13記載の不
揮発性半導体記憶装置。
14. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 13, wherein the width of the element region and the element isolation region in the one direction is substantially equal to the width of a control gate line of the memory cell. .
【請求項15】 一方向に一定周期で繰り返して配置さ
れる素子領域及び素子分離領域と、前記素子領域内に形
成されるメモリセルと、前記一方向に前記一定周期と概
略同じ周期で配置される第1コンタクトホールと、前記
第1コンタクトホールと少なくとも1つのトランジスタ
を介して前記メモリセルの電流経路の一端に接続される
ビット線と、前記一方向に前記一定周期と概略同じ周期
で配置される第2コンタクトホールと、前記第2コンタ
クトホールと少なくとも1つのトランジスタを介して前
記メモリセルの電流経路の他端に接続されるソース線と
を具備し、前記第1及び第2コンタクトホールは、共
に、前記一方向に直交する他方向の幅が前記一方向の幅
よりも広いことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
15. An element region and an element isolation region which are repeatedly arranged in one direction at a constant period, and memory cells formed in the element region, and are arranged in the one direction at substantially the same period as the constant period. A first contact hole, a bit line connected to one end of a current path of the memory cell via the first contact hole and at least one transistor, and arranged in the one direction at a cycle substantially equal to the constant cycle. A second contact hole, and a source line connected to the other end of the current path of the memory cell via the second contact hole and at least one transistor, wherein the first and second contact holes are: In both cases, the width in the other direction orthogonal to the one direction is wider than the width in the one direction.
【請求項16】 前記第1コンタクトホールのサイズと
前記第2コンタクトホールのサイズは、概略等しいこと
を特徴とする請求項15記載の不揮発性半導体記憶装
置。
16. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 15, wherein a size of said first contact hole is substantially equal to a size of said second contact hole.
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