JP2003168750A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JP2003168750A JP2002007085A JP2002007085A JP2003168750A JP 2003168750 A JP2003168750 A JP 2003168750A JP 2002007085 A JP2002007085 A JP 2002007085A JP 2002007085 A JP2002007085 A JP 2002007085A JP 2003168750 A JP2003168750 A JP 2003168750A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an isolation structure between word lines, which permits the lines to be arranged close. <P>SOLUTION: The semiconductor device is provided with a plurality of memory transistors arranged in lines and a plurality of word lines WL1, WL2,..., being gate electrodes of the memory transistors in the same line and long in the direction of the lines and repeated in the direction of a row, while two word lines, neighbored in the direction of the row among the plurality of word lines, are separated by a dielectric film GD2 interposed so that the size in the separating direction of them becomes the thickness of the film. The dielectric film GD2 is constituted of a plurality of dielectric films BTM, CHS, TOP, for example, and is a charge accumulation film having charge retaining ability. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、互いに並行に配置
された複数の配線、例えばメモリセルアレイのワード線
を有した半導体装置と、その配線間距離を極限まで短く
する半導体装置の製造方法とに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a plurality of wirings arranged in parallel with each other, for example, a word line of a memory cell array, and a method of manufacturing a semiconductor device in which the distance between the wirings is minimized. .

【0002】[0002]

【従来の技術】たとえばフラッシュEEPROM(Flash
Electrically Erasable and Programmable ROM)などの
不揮発性メモリ装置のワード線は、メモリトランジスタ
のゲート電極を兼ねて、メモリセルアレイの行方向に長
く配置されている。このワード線は、また、列方向に一
定距離を間において繰り返し配置されている。また、ビ
ット線がメタルまたは多結晶珪素などをパターンニング
して形成される場合、ビット線も間に距離をおいて互い
に並行に配置される。このように配置される他の配線と
しては、他のメモリ(他のROMやRAM)のワード線
やビット線、あるいはゲートアレイのゲート線など数多
く存在する。
2. Description of the Related Art For example, a flash EEPROM (Flash
A word line of a non-volatile memory device such as an Electrically Erasable and Programmable ROM) doubles as a gate electrode of a memory transistor and is arranged long in the row direction of the memory cell array. The word lines are also repeatedly arranged in the column direction with a certain distance therebetween. When the bit lines are formed by patterning metal or polycrystalline silicon, the bit lines are also arranged in parallel with each other with a distance therebetween. There are many other wirings arranged in this way, such as word lines and bit lines of other memories (other ROMs and RAMs) or gate lines of gate arrays.

【0003】このような配線のパターンニングでは、導
電材料を形成後に、導電材料上にレジストを塗布し、レ
チクルなどのフォトマスク上のパターンをレジストに転
写する。そして、パターンを転写したレジストをマスク
として導電材料をエッチングしてパターンニングを行っ
ている。あるいは、導電材料とレジストの間に、よりエ
ッチング耐性の強い材料を介在させ、レジストのパター
ンを一旦、そのエッチング耐性の強い材料の層に転写す
る。そして、パターンを転写したエッチング耐性の強い
材料の層をマスクとして導電材料をエッチングしてパタ
ーンニングを行っている。
In such wiring patterning, after forming a conductive material, a resist is applied on the conductive material and the pattern on a photomask such as a reticle is transferred to the resist. Then, the conductive material is etched using the resist to which the pattern is transferred as a mask for patterning. Alternatively, a material having a stronger etching resistance is interposed between the conductive material and the resist, and the resist pattern is once transferred to the layer of the material having a strong etching resistance. Then, the conductive material is etched and patterned by using the layer of the material having a high etching resistance to which the pattern is transferred as a mask.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このような方法では、
使用する光の波長に依存したフォトリソグラフィの解像
限界未満でパターンニングを行うことができない。
SUMMARY OF THE INVENTION In such a method,
Patterning cannot be performed below the resolution limit of photolithography depending on the wavelength of light used.

【0005】フォトリソグラフィの解像限界未満でパタ
ーンニングを行う方法として、いわゆる位相シフト法が
知られている。ところが、この方法による配線間距離の
短縮には限界があり、極端に配線間距離を小さくするこ
とはできない。
A so-called phase shift method is known as a method for performing patterning below the resolution limit of photolithography. However, there is a limit to the reduction of the inter-wiring distance by this method, and the inter-wiring distance cannot be extremely reduced.

【0006】したがって、たとえば従来の半導体メモリ
におけるワード線は、ワード線幅と同程度のスペース幅
を有した平行ストライプ状に形成されることが一般的で
あった。このため、列方向にスペースの無駄があり、こ
れがビットコスト低減を阻害する一つの要因であった。
このように配線ピッチから面積縮小が制約される課題
は、基本的に、メモリ装置の他の配線、ゲートアレイの
配線など、微細な繰り返し配線パターンが多い半導体装
置一般に共通する。
Therefore, for example, word lines in a conventional semiconductor memory are generally formed in parallel stripes having a space width almost equal to the word line width. Therefore, there is a waste of space in the column direction, which is one of the factors that hinder the bit cost reduction.
The problem that the area reduction is restricted by the wiring pitch is basically common to other semiconductor devices such as other wirings of a memory device and wirings of a gate array, which have many fine repeating wiring patterns.

【0007】本発明の第1の目的は、従来に比べ大幅に
近い距離で配置することができる分離構造の複数の配線
を含む半導体装置を提供することにある。本発明の第2
の目的は、従来に比べ大幅に近い距離で互いに分離しな
がら複数の配線を形成することができる半導体装置の製
造方法を提供することにある。
It is a first object of the present invention to provide a semiconductor device including a plurality of wirings having an isolation structure which can be arranged at a distance much shorter than that of the conventional one. Second of the present invention
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device in which a plurality of wirings can be formed while being separated from each other by a distance that is significantly shorter than in the conventional case.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の観点に係
る半導体装置は、行列状に配置された複数のメモリトラ
ンジスタと、同一行内のメモリトランジスタのゲート電
極を兼用し、行方向に長く列方向に間隔をおいて繰り返
し配置された複数のワード線とを有し、上記複数のワー
ド線のうち列方向に隣接する2つのワード線は、その離
間方向の寸法が膜厚となるように介在する誘電体膜によ
って分離されている(請求項1)。
A semiconductor device according to a first aspect of the present invention uses a plurality of memory transistors arranged in rows and columns as gate electrodes of memory transistors in the same row and is long in the row direction. A plurality of word lines that are repeatedly arranged at intervals in the column direction, and two word lines that are adjacent to each other in the column direction among the plurality of word lines have a dimension in the separating direction that is a film thickness. They are separated by an intervening dielectric film (claim 1).

【0009】本発明の第2の観点に係る半導体装置は、
互いに平行に配置された複数の配線を有し、隣接する各
配線間が誘電体によって分離された半導体装置であっ
て、上記配線間の誘電体が、隣接する2つの配線の一方
の側面に形成されたサイドウォール形の誘電体からなる
(請求項24)。
A semiconductor device according to a second aspect of the present invention is
A semiconductor device having a plurality of wirings arranged in parallel to each other, wherein adjacent wirings are separated by a dielectric, and the dielectric between the wirings is formed on one side surface of two adjacent wirings. And a sidewall-shaped dielectric material (claim 24).

【0010】本発明の第3の観点に係る半導体装置は、
互いに平行に配置された複数の配線を有し、隣接する各
配線間が誘電体によって分離された半導体装置であっ
て、上記配線間の誘電体が、隣接する2つの配線の一方
の側面に形成されたサイドウォール形の誘電体と、サイ
ドウォール形の誘電体と配線との間に、両者の離間方向
の寸法が膜厚となるように介在する誘電体膜とからなる
(請求項27)。
A semiconductor device according to a third aspect of the present invention is
A semiconductor device having a plurality of wirings arranged in parallel to each other, wherein adjacent wirings are separated by a dielectric, and the dielectric between the wirings is formed on one side surface of two adjacent wirings. And a dielectric film interposed between the sidewall dielectric and the wiring so that the dimension in the direction of separation between the two becomes a film thickness (claim 27).

【0011】これら第1から第3の観点に係る半導体装
置は、上記配線(以下、ワード線を含む)が複数、互い
に平行に一方に長く配置されている。ここで、一方に長
く配置とは、配線が必ずしも直線である必要はなく、同
じ方向に向かって例えば蛇行している場合も含む。配線
間は誘電体により分離されているが、配線間距離を膜厚
とするように介在した誘電体膜により分離されている場
合(第1の観点)、配線間の一方の側面に形成されたサ
イドウォール形の誘電体により分離されている場合(第
2の観点)、サイドウォール形の誘電体と、サイドウォ
ール誘電体と一方の配線との間に、その距離を膜厚とす
るように介在した誘電体膜とにより分離されている場合
(第3の観点)とがある。
In the semiconductor device according to the first to third aspects, a plurality of the wirings (hereinafter, word lines are included) are arranged in parallel to one another and long in one side. Here, “longer arrangement on one side” does not necessarily mean that the wiring is a straight line, and includes a case where the wiring is meandering in the same direction, for example. When the wirings are separated by a dielectric, but separated by a dielectric film interposed so that the distance between the wirings becomes a film thickness (first viewpoint), the wirings are formed on one side surface between the wirings. When separated by a sidewall-type dielectric (second viewpoint), the sidewall-type dielectric is interposed between the sidewall dielectric and one of the wirings so that the distance becomes a film thickness. There is a case where it is separated by the dielectric film (third aspect).

【0012】これらの半導体装置では、配線間の距離が
誘電体膜の膜厚および/またはサイドウォール形誘電体
の幅によって決まるため、配線幅に比べ配線間距離が大
幅に小さい。誘電体膜として、メモリトランジスタの電
荷蓄積能力を有した電荷蓄積膜を、1つおきの配線の側
壁と上面に延在させて用い得る。配線材料は通常、多結
晶珪素または非晶質珪素が用いられるが、これらの酸化
レートは単結晶珪素の酸化レートに比べ2倍ほど高いの
で、電荷蓄積膜によるワード線間の絶縁特性は余り問題
とならない。
In these semiconductor devices, the distance between wirings is determined by the film thickness of the dielectric film and / or the width of the sidewall type dielectric, so the distance between wirings is much smaller than the wiring width. As the dielectric film, a charge storage film having the charge storage ability of the memory transistor may be used by extending it to the side walls and the upper surface of every other wiring. Polycrystalline silicon or amorphous silicon is usually used as the wiring material, but the oxidation rate of these is twice as high as the oxidation rate of single crystal silicon. It does not become.

【0013】さらに絶縁特性を向上させたい場合、上記
第1および第3の観点では、一つおきの配線の表面を熱
酸化して形成した熱酸化膜を形成するとよい。配線間の
誘電体膜を電荷蓄積膜とすると、メモリトランジスタの
電荷蓄積の機能により、その膜厚に制限がある。その膜
厚制限を遵守しながら配線間の絶縁特性向上,容量低減
などを同時に満足させたい場合もある。上記した熱酸化
膜の介在は、このような要請に応えるのに役立つ。
In order to further improve the insulation characteristics, in the first and third aspects, it is preferable to form a thermal oxide film formed by thermally oxidizing the surface of every other wiring. If the dielectric film between the wirings is a charge storage film, the film thickness is limited due to the charge storage function of the memory transistor. There are also cases where it is desired to satisfy the improvement of insulation characteristics between wirings and the reduction of capacitance at the same time while complying with the film thickness limitation. The above-mentioned interposition of the thermal oxide film serves to meet such a demand.

【0014】また、たとえば電極取り出し部を設ける場
合、ワード線の一方端部をメモリセルアレイの外側で屈
曲させ、屈曲部より先端側でピッチを緩和させるとよい
(請求項6)。
Further, for example, when an electrode lead-out portion is provided, it is preferable that one end of the word line is bent outside the memory cell array and the pitch is relaxed on the tip side of the bent portion (claim 6).

【0015】本発明では、第2のワード線が最も外側に
位置するのが望ましい。すなわち、第2のワード線数が
第1のワード線数より1本多いとよい(請求項10)。
後述するように、第1ワード線の外側には第2ワード線
形成材料の残渣が残り、その下に付随して形成される電
荷蓄積膜の蓄積電荷量によってはメモリセルのソースと
ドレイン間にリークが生じやすくなるからである。この
場合、さらに、その外側の第2ワード線の少なくとも一
方を、読み出し時に閾値より定常的に低い電圧、また
は、メモリ動作とは無関係にリーク防止のために十分な
電荷を注入する電圧を印加するためのワード線とするの
が望ましい。具体的には、このワード線のみロウアドレ
ス信号に基づいて駆動させない構成とするのが望ましい
(請求項10)。
In the present invention, it is desirable that the second word line is located on the outermost side. That is, the number of second word lines is preferably one more than the number of first word lines (claim 10).
As will be described later, a residue of the second word line forming material remains outside the first word line, and between the source and the drain of the memory cell depending on the accumulated charge amount of the charge accumulation film formed below the residue. This is because a leak is likely to occur. In this case, further, at least one of the second word lines on the outer side is applied with a voltage which is constantly lower than the threshold value at the time of reading or a voltage which injects sufficient electric charge for leak prevention regardless of the memory operation. It is desirable to use a word line for this purpose. Specifically, it is desirable that only this word line is not driven based on the row address signal (claim 10).

【0016】本発明の第4の観点に係る半導体装置の製
造方法は、半導体上に行列状に配置された複数のメモリ
トランジスタと、同一行内のメモリトランジスタのゲー
ト電極を兼用し、行方向に長く列方向に繰り返し配置さ
れた複数のワード線とを有し、隣接する2つのワード線
は、その離間方向の寸法が膜厚となるように介在する誘
電体膜によって分離された半導体装置の製造方法であっ
て、複数の誘電体膜からなり電荷蓄積能力を有した第1
電荷蓄積膜と第1ワード線との積層パターンを、所定間
隔で互いに平行に半導体上に形成する工程と、第1ワー
ド線の表面および第1ワード線間に表出した半導体領域
上に、複数の誘電体膜からなり電荷蓄積能力を有した第
2電荷蓄積膜を形成する工程と、第1ワード線間それぞ
れに、少なくとも一部が第1ワード線間スペースに第2
電荷蓄積膜を介在させた状態で埋め込まれた第2ワード
線を形成する工程とを含む(請求項12)。
In a method of manufacturing a semiconductor device according to a fourth aspect of the present invention, a plurality of memory transistors arranged in a matrix on a semiconductor are also used as gate electrodes of the memory transistors in the same row, and they are long in the row direction. A method of manufacturing a semiconductor device having a plurality of word lines repeatedly arranged in a column direction, and two adjacent word lines are separated by an intervening dielectric film so that the dimension in the separating direction is a film thickness. Which is composed of a plurality of dielectric films and has a charge storage capability
A step of forming a stacked pattern of the charge storage film and the first word line in parallel with each other at a predetermined interval on the semiconductor, Forming a second charge storage film made of the dielectric film having a charge storage capability, and at least a part of the second charge storage film is provided in the space between the first word lines.
And a step of forming a buried second word line with a charge storage film interposed (claim 12).

【0017】この製造方法は、前記した第1の観点の半
導体装置に対応する。前記した配線間の熱酸化膜の形成
は、例えば、上記積層パターン形成後に所定厚の膜が残
る条件で積層パターンの形成途中で行うことが望まし
い。すなわち、第1電荷蓄積膜を残した状態で、形成し
た第1ワード線の表面を熱酸化し、その後、第1電荷蓄
積膜を除去する(請求項14)。この方法では、第1ワ
ード線の加工時のエッチングダメージが第1電荷蓄積膜
に保護されて半導体に導入されにくい。
This manufacturing method corresponds to the semiconductor device of the first aspect described above. The formation of the thermal oxide film between the wirings is preferably performed during the formation of the laminated pattern under the condition that a film having a predetermined thickness remains after the laminated pattern is formed. That is, the surface of the formed first word line is thermally oxidized with the first charge storage film left, and then the first charge storage film is removed (claim 14). According to this method, etching damage during processing of the first word line is protected by the first charge storage film and is difficult to be introduced into the semiconductor.

【0018】また、第1電荷蓄積膜を除去した後、その
半導体表面を、犠牲酸化膜形成、その除去の工程を経
て、薄くエッチングするとよい(請求項18)。電荷蓄
積膜形成に窒素を用いる工程がある場合に、基板に窒素
が導入されていると、その後の第2電荷蓄積膜の形成時
に酸化レートが変動する。この犠牲酸化等を用いた基板
エッチングの工程を含ませると、そのような酸化レート
の変動がない。
After removing the first charge storage film, the semiconductor surface thereof may be thinly etched through the steps of forming a sacrificial oxide film and removing the sacrificial oxide film. If there is a step of using nitrogen for forming the charge storage film and nitrogen is introduced into the substrate, the oxidation rate fluctuates during the subsequent formation of the second charge storage film. If the step of substrate etching using this sacrificial oxidation or the like is included, there is no such variation in the oxidation rate.

【0019】さらに、第1ワード線の端部に対して、選
択的に、第2ワード線材料が除去される条件でオーバー
エッチングを行うとよい(請求項19)。第2ワード線
のパターンニング時は、その下地が第2電荷蓄積膜なの
でワード線間の絶縁特性低下を防止する意味で、余り過
度なオーバーエッチングができない。したがって、場合
によっては、第1ワード線のパターンの裾部に第2ワー
ド線形成材料(導電材料)が残るおそれがある。この場
合、この裾部の細長い残渣によって第2ワード線同士が
ショートしてしまう。そこで、これを防止するには、第
1ワード線の端部でこの残渣を切断することとした。
Further, it is preferable that the end portion of the first word line is selectively overetched under the condition that the second word line material is removed. At the time of patterning the second word lines, since the underlying layer is the second charge storage film, excessive over-etching cannot be performed in order to prevent deterioration of insulation characteristics between the word lines. Therefore, in some cases, the second word line forming material (conductive material) may remain at the bottom of the pattern of the first word line. In this case, the second word lines are short-circuited with each other due to the slender residue at the bottom. Therefore, to prevent this, the residue is cut at the end of the first word line.

【0020】また、上述したように、最も外側の第1ワ
ード線の側面に第2ワード線形成材料が残ると、この残
渣の下の電荷蓄積膜の電荷量によっては、この部分がリ
ークパスとなる可能性がある。したがって、好ましく
は、この部分の残渣を選択的に除去する工程を付加する
とよい(請求項23)。
Further, as described above, when the second word line forming material remains on the side surface of the outermost first word line, this portion becomes a leak path depending on the charge amount of the charge storage film below this residue. there is a possibility. Therefore, it is preferable to add a step of selectively removing the residue of this portion (claim 23).

【0021】本発明の第5の観点に係る半導体装置の製
造方法は、互いに平行に配置された複数の配線を有し、
隣接する2つの配線間が誘電体によって分離された半導
体装置の製造方法であって、複数の犠牲層を一定間隔で
互いに平行に形成する工程と、犠牲層の2つの側面にサ
イドウォール形のスペーサを形成する工程と、犠牲層を
除去する工程と、サイドウォール形のスペーサ間を埋め
込むように導電膜を堆積する工程と、導電膜を表面から
削って、サイドウォール形のスペーサにより分離された
上記複数の配線層を形成する工程とを含む(請求項3
3)。
A semiconductor device manufacturing method according to a fifth aspect of the present invention has a plurality of wirings arranged in parallel with each other,
A method of manufacturing a semiconductor device in which two adjacent wirings are separated by a dielectric, the method comprising: forming a plurality of sacrificial layers parallel to each other at regular intervals; and sidewall spacers on two side surfaces of the sacrificial layers. Forming the conductive film, removing the sacrificial layer, depositing a conductive film so as to fill the space between the sidewall-shaped spacers, scraping the conductive film from the surface, and separating by the sidewall-shaped spacers. And a step of forming a plurality of wiring layers (claim 3
3).

【0022】本発明の第6の観点に係る半導体装置の製
造方法は、互いに平行に配置された複数の配線を有し、
隣接する2つの配線間が誘電体によって分離された半導
体装置の製造方法であって、複数の第1配線を一定間隔
で互いに平行に形成する工程と、第1配線の2つの側面
にサイドウォール形のスペーサを形成する工程と、サイ
ドウォール形のスペーサ間を埋め込むように導電膜を堆
積する工程と、導電膜を表面から削って、サイドウォー
ル形のスペーサにより第1配線と分離された複数の第2
配線を第1配線間のスペース内に形成する工程とを含む
(請求項34)。この第6の観点、前記第5の観点に係
る半導体装置の製造方法は、前記した第2の観点に係る
半導体装置に対応する。
A semiconductor device manufacturing method according to a sixth aspect of the present invention has a plurality of wirings arranged in parallel with each other,
A method of manufacturing a semiconductor device in which two adjacent wirings are separated by a dielectric, which comprises a step of forming a plurality of first wirings parallel to each other at regular intervals, and a sidewall shape on two side surfaces of the first wirings. Forming a spacer, a step of depositing a conductive film so as to fill the space between the sidewall-shaped spacers, a step of scraping the conductive film from the surface, and a plurality of first wirings separated from the first wiring by the sidewall-shaped spacer. Two
Forming a wiring in a space between the first wirings (claim 34). The semiconductor device manufacturing method according to the sixth aspect and the fifth aspect corresponds to the semiconductor device according to the second aspect.

【0023】第6の観点に係る半導体装置の製造方法で
は、第1配線の表面を熱酸化して、前記した第3の観点
の半導体装置の誘電体膜に対応した熱酸化膜を形成する
ことができる。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the sixth aspect, the surface of the first wiring is thermally oxidized to form a thermal oxide film corresponding to the dielectric film of the semiconductor device according to the third aspect. You can

【0024】本発明の第7の観点に係る半導体装置の製
造方法は、半導体上に行列状に配置された複数のメモリ
トランジスタと、同一行内のメモリトランジスタのゲー
ト電極を兼用し、行方向に長く列方向に繰り返された複
数のワード線とを有し、隣接する2つのワード線が、そ
の一方のワード線の側面に形成されたサイドウォール形
のスペーサと、サイドウォール形のスペーサの表面に形
成された誘電体膜とによって分離された半導体装置の製
造方法であって、複数の犠牲層を一定間隔で互いに平行
に半導体上に形成する工程と、犠牲層の2つの側面にサ
イドウォール形のスペーサを形成する工程と、犠牲層を
除去する工程と、サイドウォール形のスペーサの表面上
およびサイドウォール形のスペーサ間に露出した半導体
領域上に、内部に電荷蓄積手段を含むゲート誘電体膜を
形成する工程と、ゲート誘電体膜表面の凹部を埋め込む
ように導電膜を堆積する工程と、導電膜を表面から削っ
て、サイドウォール形のスペーサとゲート誘電体膜によ
り分離された上記複数のワード線を形成する工程とを含
む(請求項36)。この製造方法は、前記した第3の観
点の半導体装置に対応し、その誘電体膜を熱酸化膜では
なく、電荷蓄積膜としている。
A method of manufacturing a semiconductor device according to a seventh aspect of the present invention uses a plurality of memory transistors arranged in a matrix on a semiconductor as gate electrodes of memory transistors in the same row, and extends in the row direction. Adjacent two word lines having a plurality of word lines repeated in the column direction are formed on the side wall of one of the word lines and on the surface of the side wall spacer. A method of manufacturing a semiconductor device separated by a dielectric film formed thereon, a step of forming a plurality of sacrificial layers on a semiconductor in parallel with each other at regular intervals, and sidewall-shaped spacers on two side surfaces of the sacrificial layer. A step of forming a film, a step of removing the sacrificial layer, and a step of removing the sacrificial layer on the surface of the sidewall spacer and on the semiconductor region exposed between the sidewall spacers. A step of forming a gate dielectric film including a charge accumulating means, a step of depositing a conductive film so as to fill a recess in the surface of the gate dielectric film, and a step of scraping the conductive film from the surface to form a sidewall spacer and a gate dielectric film. Forming a plurality of word lines separated by a body film (claim 36). This manufacturing method corresponds to the semiconductor device of the third aspect described above, and the dielectric film thereof is not the thermal oxide film but the charge storage film.

【0025】本発明の第8の観点に係る半導体装置の製
造方法は、半導体上に行列状に配置された複数のメモリ
トランジスタと、同一行内のメモリトランジスタのゲー
ト電極を兼用し、行方向に長く列方向に繰り返された複
数のワード線とを有し、隣接する2つのワード線が、そ
の一方のワード線の側面に形成されたサイドウォール形
のスペーサと、サイドウォール形のスペーサの表面に形
成された誘電体膜とによって分離された半導体装置の製
造方法であって、内部に電荷蓄積手段を含むゲート誘電
体膜と第1の導電膜とからなる複数の積層膜を、一定間
隔で互いに平行に上記半導体上に形成する工程と、積層
膜の2つの側面にサイドウォール形のスペーサを形成す
る工程と、サイドウォール形のスペーサの表面上および
サイドウォール形のスペーサ間に露出した半導体領域上
に、内部に電荷蓄積手段を含むゲート誘電体膜を再度形
成する工程と、ゲート誘電体膜表面の凹部を埋め込むよ
うに第2の導電膜を堆積する工程と、第2の導電膜を表
面から削って、サイドウォール形のスペーサとゲート誘
電体膜により分離された上記複数のワード線を形成する
工程とを含む(請求項38)。この製造方法は、前記し
た第3の観点の半導体装置に対応し、その誘電体膜とし
て電荷蓄積膜を有し、さらに熱酸化膜の形成も可能な態
様の一つである(請求項39参照)。
A method of manufacturing a semiconductor device according to an eighth aspect of the present invention uses a plurality of memory transistors arranged in a matrix on a semiconductor as gate electrodes of memory transistors in the same row, and extends in the row direction. Adjacent two word lines having a plurality of word lines repeated in the column direction are formed on the side wall of one of the word lines and on the surface of the side wall spacer. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a plurality of laminated films including a gate dielectric film including a charge storage unit inside and a first conductive film are parallel to each other at a constant interval. And forming a sidewall type spacer on the two side surfaces of the laminated film, on the surface of the sidewall type spacer and the sidewall type spacer. A step of re-forming a gate dielectric film having charge storage means therein on the semiconductor region exposed between the spacers, and a step of depositing a second conductive film so as to fill the concave portion on the surface of the gate dielectric film. Removing the second conductive film from the surface to form the plurality of word lines separated by the sidewall-shaped spacer and the gate dielectric film (claim 38). This manufacturing method corresponds to the semiconductor device of the third aspect, has a charge storage film as its dielectric film, and is one of the modes capable of forming a thermal oxide film (see claim 39). ).

【0026】本発明の第9の観点に係る半導体装置の製
造方法は、半導体上に行列状に配置された複数のメモリ
トランジスタと、同一行内のメモリトランジスタのゲー
ト電極を兼用し、行方向に長く列方向に繰り返された複
数のワード線とを有し、隣接する2つのワード線が、そ
の一方のワード線の側面に形成されたサイドウォール形
のスペーサと、サイドウォール形のスペーサの表面に形
成された誘電体膜とによって分離された半導体装置の製
造方法であって、内部に電荷蓄積手段を含むゲート誘電
体膜を上記半導体上に形成する工程と、第1の導電膜か
らなる複数の導電層を、一定の間隔で互いに平行にゲー
ト誘電体膜上に形成する工程と、複数の導電層の2つの
側面にサイドウォール形のスペーサを形成する工程と、
導電層とサイドウォール形のスペーサをマスクに用いた
エッチングにより、サイドウォール形のスペーサ間のゲ
ート誘電体膜部分を除去する工程と、導電層の表面上,
サイドウォール形のスペーサの表面上およびサイドウォ
ール形のスペーサ間に露出した半導体領域上に、内部に
電荷蓄積手段を含むゲート誘電体膜を再度形成する工程
と、ゲート誘電体膜表面の凹部を埋め込むように第2の
導電膜を堆積する工程と、第2の導電膜を表面から削っ
て、サイドウォール形のスペーサとゲート誘電体膜によ
り分離された上記複数のワード線を形成する工程とを含
む(請求項40)。この製造方法は、前記した第3の観
点の半導体装置に対応し、その誘電体膜として電荷蓄積
膜を有し、さらに熱酸化膜の形成も可能な態様の一つで
ある(請求項41参照)。さらに、この第9の観点で
は、上記第8の観点の製造方法に比べ、導電層およびサ
イドウォールの加工時に半導体表面にエッチングダメー
ジが導入されにくい。
A method of manufacturing a semiconductor device according to a ninth aspect of the present invention uses a plurality of memory transistors arranged in a matrix on a semiconductor as gate electrodes of the memory transistors in the same row, and extends in the row direction. Adjacent two word lines having a plurality of word lines repeated in the column direction are formed on the side wall of one of the word lines and on the surface of the side wall spacer. A method of manufacturing a semiconductor device separated by a formed dielectric film, the method comprising: forming a gate dielectric film having charge storage means therein on the semiconductor; and a plurality of conductive films made of a first conductive film. Forming layers on the gate dielectric film at regular intervals in parallel with each other; forming sidewall-shaped spacers on two side surfaces of the plurality of conductive layers;
A step of removing the gate dielectric film portion between the sidewall-shaped spacers by etching using the conductive layer and the sidewall-shaped spacers as a mask;
Re-forming a gate dielectric film having charge storage means therein on the surface of the sidewall-shaped spacer and on the semiconductor region exposed between the sidewall-shaped spacers, and filling the recess on the surface of the gate dielectric film. The step of depositing the second conductive film as described above, and the step of removing the second conductive film from the surface to form the plurality of word lines separated by the sidewall spacer and the gate dielectric film. (Claim 40). This manufacturing method corresponds to the semiconductor device of the third aspect, has a charge storage film as its dielectric film, and is one of the modes capable of forming a thermal oxide film (see claim 41). ). Further, in the ninth aspect, etching damage is less likely to be introduced into the semiconductor surface during processing of the conductive layer and the sidewall, as compared with the manufacturing method of the eighth aspect.

【0027】以上の述べてきた第4から第9の観点に係
る半導体装置の製造方法では、おおよそ、電荷蓄積膜と
ワード線材料を積層させてパターンニングすることを2
回繰り返すだけで高密度なワード線配置が実現される。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth to ninth aspects described above, it is necessary to roughly stack the charge storage film and the word line material for patterning.
A high-density word line arrangement can be realized simply by repeating the operation.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】[第1実施形態]第1実施形態
は、本発明の第1の観点に係り、バーチャルグランド
(VG)型のメモリセルアレイを有した不揮発性メモリ
装置に関する。図1(A)は、本発明を適用してワード
線間距離を縮小したVG型メモリセルアレイの平面図で
ある。また、図1(B)は図1(A)のA−A線に沿っ
た断面図、図1(C)は図1(A)のB−B線に沿った
断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [First Embodiment] A first embodiment relates to a first aspect of the present invention and relates to a non-volatile memory device having a virtual ground (VG) type memory cell array. FIG. 1A is a plan view of a VG type memory cell array in which the distance between word lines is reduced by applying the present invention. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1A, and FIG. 1C is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.

【0029】図1(C)に示すように、P型の半導体基
板SUB内の表面側に、N型不純物領域からなるソース
・ドレイン領域S/Dが互いに離間して形成されてい
る。ソース・ドレイン領域S/Dは、図1(A)に示す
ように、ビット線BL1,BL2,BL3,BL4,…
を構成し、セルアレイ全体では列方向に長いラインを並
行ストライプ状に配置したパターンを有する。
As shown in FIG. 1C, source / drain regions S / D made of N-type impurity regions are formed on the front surface side of the P-type semiconductor substrate SUB so as to be spaced from each other. The source / drain regions S / D have bit lines BL1, BL2, BL3, BL4, ... As shown in FIG.
And the entire cell array has a pattern in which long lines in the column direction are arranged in parallel stripes.

【0030】ソース・ドレイン領域S/D間に挟まれた
基板領域は、チャネル形成領域と称される。このチャネ
ル形成領域は、必然的に、列方向に長い並行ストライプ
状となる。このチャネル形成領域およびソース・ドレイ
ン領域S/Dと直交する行方向に長いワード線WL1,
WL2,WL3,WL4,WL5,…が配置されてい
る。図1(B)に示すように、偶数番目のワード線WL
2,WL4,…と奇数番目のワード線WL1,WL3,
WL5,…の断面形状が若干異なる。本実施形態では、
偶数番目のワード線WL2,WL4,…が、ゲート誘電
体膜GD1を介在させた状態で半導体基板SUB上に形
成されている。本実施形態においては、この偶数番目の
ワード線が“第1ワード線”となる。また、ゲート誘電
体膜GD1が、本発明における“第1電荷蓄積膜”に該
当する。
The substrate region sandwiched between the source / drain regions S / D is called a channel forming region. This channel formation region is inevitably in the form of parallel stripes that are long in the column direction. A word line WL1, which is long in the row direction orthogonal to the channel forming region and the source / drain region S / D.
WL2, WL3, WL4, WL5, ... Are arranged. As shown in FIG. 1B, the even-numbered word lines WL
2, WL4, ... And odd-numbered word lines WL1, WL3
The sectional shapes of WL5, ... Are slightly different. In this embodiment,
Even-numbered word lines WL2, WL4, ... Are formed on the semiconductor substrate SUB with the gate dielectric film GD1 interposed. In the present embodiment, this even-numbered word line is the “first word line”. Further, the gate dielectric film GD1 corresponds to the “first charge storage film” in the present invention.

【0031】第1ワード線WL2,WL4,…の表面、
第1ワード線間に表出した基板領域の表面を覆って、ゲ
ート誘電体膜GD2が形成されている。そして、このゲ
ート誘電体膜GD2を介在させて状態で、奇数番目のワ
ード線WL1,WL3,WL5,…が第1ワード線間に
形成されている。本実施形態においては、この奇数番目
のワード線WL1,WL3,WL5,…が“第2ワード
線”となる。全ワード線は、この第2ワード線と、前記
した第1ワード線とを交互に配置させて構成されてい
る。また、ゲート誘電体膜GD2が、本発明における
“第2電荷蓄積膜”に該当する。第1,第2ワード線の
関係をさらに詳しく説明すると、第2ワード線の底面
が、ゲート誘電体膜GD2を介在させた状態で、第1ワ
ード線間の半導体領域に対面している。第2ワード線の
側面の殆どの部分が、ゲート誘電体膜GD2を介在させ
た状態で、第1ワード線間の側面に対面している。ま
た、第2ワード線の幅方向の両端部が、隣接する2つの
第1ワード線の幅方向の端部それぞれに、ゲート誘電体
膜GD2を介在させた状態で乗り上げている。このよう
に、本実施形態におけるワード線は、隣接する2つのワ
ード線間が、その離間方向の寸法が膜厚となるように介
在するゲート誘電体膜GD2によって絶縁分離されてい
る。なお、ワード線は、ドープド多結晶珪素またはドー
プド非晶質珪素からなる。
The surface of the first word lines WL2, WL4, ...
A gate dielectric film GD2 is formed so as to cover the surface of the substrate region exposed between the first word lines. Then, with the gate dielectric film GD2 interposed, odd-numbered word lines WL1, WL3, WL5, ... Are formed between the first word lines. In the present embodiment, the odd-numbered word lines WL1, WL3, WL5, ... Become “second word lines”. All the word lines are configured by alternately arranging the second word lines and the above-mentioned first word lines. Further, the gate dielectric film GD2 corresponds to the "second charge storage film" in the present invention. The relationship between the first and second word lines will be described in more detail. The bottom surface of the second word line faces the semiconductor region between the first word lines with the gate dielectric film GD2 interposed. Most of the side surface of the second word line faces the side surface between the first word lines with the gate dielectric film GD2 interposed. Further, both widthwise ends of the second word line run over the respective widthwise ends of two adjacent first wordlines with the gate dielectric film GD2 interposed therebetween. As described above, in the word line in the present embodiment, the space between two adjacent word lines is insulated and separated by the gate dielectric film GD2 interposed so that the dimension in the separating direction becomes the film thickness. The word line is made of doped polycrystalline silicon or doped amorphous silicon.

【0032】本実施形態ではMONOS型メモリトラン
ジスタを例示するので、ゲート誘電体膜GD1,GD2
それぞれが、いわゆるONO型の3層の膜からなる。具
体的に、ゲート誘電体膜GD1,GD2は、それぞれ最
下層のボトム誘電体膜BTM、中間の電荷トラップ膜C
HS、および最上層のトップ誘電膜TOPからなる。ボ
トム誘電体膜BTMは、たとえば、基板表面を熱酸化し
て形成された熱酸化珪素膜、熱酸化珪素膜を窒化処理し
てできた酸化窒化膜からなる。電荷トラップ膜CHS
は、たとえば窒化珪素または酸化窒化珪素からなり、内
部に離散的な電荷蓄積手段として電荷トラップを多数含
む。トップ誘電膜TOPは、たとえば酸化珪素膜からな
る。なお、いわゆるMNOS型の場合は、トップ誘電膜
TOPが省略され、電荷トラップ膜CHSが比較的に厚
く形成される。また、いわゆるナノ結晶型の場合は、ボ
トム誘電体膜と酸化膜との間に、たとえば多結晶珪素か
らなる無数の微細粒子が離散化して埋め込まれている。
Since the MONOS type memory transistor is exemplified in this embodiment, the gate dielectric films GD1 and GD2 are used.
Each is composed of a so-called ONO type three-layer film. Specifically, the gate dielectric films GD1 and GD2 are the bottom dielectric film BTM at the bottom layer and the charge trap film C in the middle, respectively.
It consists of HS and the top dielectric film TOP of the uppermost layer. The bottom dielectric film BTM is formed of, for example, a thermal silicon oxide film formed by thermally oxidizing the substrate surface, or an oxynitride film formed by nitriding the thermal silicon oxide film. Charge trap film CHS
Is made of, for example, silicon nitride or silicon oxynitride, and includes a large number of charge traps therein as discrete charge storage means. The top dielectric film TOP is made of, for example, a silicon oxide film. In the case of a so-called MNOS type, the top dielectric film TOP is omitted and the charge trap film CHS is formed relatively thick. In the case of a so-called nanocrystal type, countless fine particles made of, for example, polycrystalline silicon are discretely embedded between the bottom dielectric film and the oxide film.

【0033】このゲート誘電体膜GD1,GD2は、ト
ータルの厚さが二酸化珪素換算で十数nm程度である。
また、このゲート誘電体膜GD1とGD2は、単結晶珪
素(半導体基板SUB)に接する部分において、膜厚を
含めた膜構造が等しくなるように形成される。ただし、
ゲート誘電体膜GD2の多結晶珪素または非晶質珪素
(第1ワード線WL2,WL4,…)に接する部分は、
単結晶珪素に接する部分より二酸化珪素換算で厚くな
る。多結晶珪素または非晶質珪素の熱酸化レートが、単
結晶珪素の熱酸化レートの約2倍となるからである。こ
のため、ワード線間の絶縁特性は問題ないレベルが確保
できている。
The gate dielectric films GD1 and GD2 have a total thickness of about ten and several nm in terms of silicon dioxide.
Further, the gate dielectric films GD1 and GD2 are formed so that the film structures including the film thickness become equal in the portion in contact with the single crystal silicon (semiconductor substrate SUB). However,
The portion of the gate dielectric film GD2 that is in contact with polycrystalline silicon or amorphous silicon (first word lines WL2, WL4, ...)
It becomes thicker in terms of silicon dioxide than the portion in contact with single crystal silicon. This is because the thermal oxidation rate of polycrystalline silicon or amorphous silicon is about twice the thermal oxidation rate of single crystal silicon. Therefore, the insulation characteristic between the word lines can be secured at a level that does not cause a problem.

【0034】書き込み時に、図1(C)に示す記憶部1
に電荷注入を行う場合は、ビット線BL3に正のドレイ
ン電圧、ビット線BL4に基準電圧を印加し、ワード線
WL2に所定の正電圧を印加する。このとき、ビット線
BL4を構成する右側のソース・ドレイン領域S/Dか
らチャネルに供給された電子がチャネル内を加速され、
ビット線BL3側で高いエネルギーを得て、ボトム誘電
体膜BTMの電位障壁を越えて記憶部1に注入され、蓄
積される。記憶部2に電荷を注入する場合は、ビット線
BL3,BL4間の電圧を切り替える。これにより、電
子の供給側と電子がエネルギー的にホットになる側が上
記の場合と反対となり、電子が記憶部2に注入される。
At the time of writing, the storage unit 1 shown in FIG.
In the case of injecting charges into the memory cell, a positive drain voltage is applied to the bit line BL3, a reference voltage is applied to the bit line BL4, and a predetermined positive voltage is applied to the word line WL2. At this time, the electrons supplied to the channel from the right source / drain region S / D forming the bit line BL4 are accelerated in the channel,
High energy is obtained on the side of the bit line BL3, and the high energy is injected into the storage unit 1 over the potential barrier of the bottom dielectric film BTM and accumulated. When injecting charges into the storage unit 2, the voltage between the bit lines BL3 and BL4 is switched. As a result, the electron supply side and the electron energetically hot side are opposite to the above case, and the electrons are injected into the storage unit 2.

【0035】読み出し時には、読み出し対象のビットが
書き込まれた記憶部側がソースとなるようにビット線B
L3,BL4間に所定の読み出しドレイン電圧を印加す
る。また、両端の記憶部にはさまれたチャネル部をオン
させ得るがメモリトランジスタの両端の記憶部のしきい
値電圧を変化させない程度に低く、かつ、最適化された
正の電圧をワード線WL2に印加する。このとき、読み
出し対象の記憶部の蓄積電荷量、あるいは電荷の有無の
違いによってチャネルの導電率が有効に変化し、その結
果、記憶情報がドレイン側の電流量あるいは電位差に変
換されて読み出される。もう一方のビットを読み出す場
合は、そのビットが書き込まれた記憶部側がソースとな
るように、ビット線電圧を切り替えることにより、上記
と同様に読み出しを行う。
At the time of reading, the bit line B is set so that the memory side in which the bit to be read is written becomes the source.
A predetermined read drain voltage is applied between L3 and BL4. In addition, the channel portion sandwiched between the storage portions at both ends can be turned on, but the threshold voltage of the storage portions at both ends of the memory transistor is low enough not to change, and an optimized positive voltage is applied to the word line WL2. Apply to. At this time, the conductivity of the channel is effectively changed depending on the amount of accumulated charge in the storage unit to be read or the presence or absence of charge, and as a result, the stored information is converted into the amount of current on the drain side or the potential difference and read. When reading the other bit, the bit line voltage is switched so that the memory section side where the bit is written serves as the source, and the reading is performed in the same manner as above.

【0036】消去時には、チャネル形成領域とソース・
ドレイン領域S/D側が高く、ワード線WL2側が低く
なるように、上記書き込み時とは逆方向の消去電圧を印
加する。これにより、記憶部の一方または双方から蓄積
電荷が基板SUB側に引き抜かれ、メモリトランジスタ
が消去状態に戻る。なお、他の消去方法としては、ソー
ス・ドレイン領域S/D側または基板内部の図示しない
PN接合付近で発生し蓄積電荷とは逆極性を有してバン
ド−バンド間をトンネリングに起因して発生した高エネ
ルギー電荷を、制御ゲートの電界により引き寄せること
によって記憶部に注入する方法も採用可能である。
At the time of erasing, the channel forming region and the source
An erase voltage in the opposite direction to that at the time of writing is applied so that the drain region S / D side is high and the word line WL2 side is low. As a result, the accumulated charge is extracted from one or both of the storage portions to the substrate SUB side, and the memory transistor returns to the erased state. As another erasing method, it is generated in the source / drain region S / D side or in the vicinity of a PN junction (not shown) inside the substrate and has a polarity opposite to the accumulated charge and is generated due to tunneling between bands. A method of injecting the high-energy charge described above into the memory portion by attracting it with the electric field of the control gate can also be adopted.

【0037】つぎに、このVG型メモリセルアレイの形
成手順を図面を参照しながら説明する。この形成手順
は、本発明の第4の観点に係わる。図2〜図5は、ワー
ド線形成の各ステップにおける断面図(および平面図)
である。図2において(A)に平面図を示し、(B)に
(A)のA−A線に沿った断面図を示す。その他の図3
〜図5は全てA−A線に沿った断面図を表している。
Next, the procedure for forming this VG type memory cell array will be described with reference to the drawings. This forming procedure relates to the fourth aspect of the present invention. 2 to 5 are cross-sectional views (and plan views) at each step of word line formation.
Is. In FIG. 2, (A) shows a plan view, and (B) shows a sectional view taken along the line AA of (A). Other Figure 3
5A to 5C are all sectional views taken along the line AA.

【0038】まず、半導体基板SUBに、必要に応じ
て、ウエルを形成し、しきい値電圧調整用のイオン注入
などを行う。その上で、半導体基板上にレジスト等のマ
スク層を形成してイオン注入し、活性化してソース・ド
レイン領域S/D(ビット線BL1,BL2,BL3,
BL4,…)を形成する。
First, if necessary, a well is formed in the semiconductor substrate SUB, and ion implantation for adjusting the threshold voltage is performed. Then, a mask layer such as a resist is formed on the semiconductor substrate, ions are implanted, and activated to activate the source / drain regions S / D (bit lines BL1, BL2, BL3,
BL4, ...) are formed.

【0039】半導体基板SUB上に、ゲート誘電体膜G
D1となる第1電荷蓄積膜を形成する。たとえば、半導
体基板SUB表面を熱酸化してボトム誘電体膜BTMを
形成し、必要に応じてボトム誘電体膜BTMを窒化処理
し、ボトム誘電体膜BTM上に窒化珪素または酸化窒化
珪素からなる電荷トラップ膜CHSを形成し、電荷トラ
ップ膜CHS表面を熱酸化するなどの方法によりトップ
誘電膜TOPを形成する。第1電荷蓄積膜上に、たとえ
ばCVD法によりドープド多結晶珪素またはドープド非
晶質からなる導電膜を堆積する。この導電膜上にレジス
トパターンを形成して、RIEなどの異方性エッチング
を行い、導電膜をパターンニングする。続いて、導電膜
パターン間で露出した第1電荷蓄積膜を、たとえばCF
4 /CHF3 /Arを用いたドライエッチング装置を用
いてパターンニングする。その後、レジストパターンを
除去する。これにより、ゲート誘電体膜GD1と第1ワ
ード線WL2またはWL4からなる積層パターンが、図
2(A)に示すように、ソース・ドレイン領域S/Dに
対し直交する並行ストライプ状のパターンにて形成され
る。
A gate dielectric film G is formed on the semiconductor substrate SUB.
A first charge storage film to be D1 is formed. For example, the surface of the semiconductor substrate SUB is thermally oxidized to form the bottom dielectric film BTM, the bottom dielectric film BTM is subjected to a nitriding treatment if necessary, and a charge made of silicon nitride or silicon oxynitride is formed on the bottom dielectric film BTM. The top dielectric film TOP is formed by forming the trap film CHS and thermally oxidizing the surface of the charge trap film CHS. A conductive film made of doped polycrystalline silicon or doped amorphous is deposited on the first charge storage film by, for example, a CVD method. A resist pattern is formed on this conductive film, and anisotropic etching such as RIE is performed to pattern the conductive film. Then, the first charge storage film exposed between the conductive film patterns is removed by, for example, CF.
Patterning is performed using a dry etching apparatus using 4 / CHF3 / Ar. Then, the resist pattern is removed. As a result, the laminated pattern of the gate dielectric film GD1 and the first word line WL2 or WL4 has a parallel stripe pattern orthogonal to the source / drain regions S / D as shown in FIG. It is formed.

【0040】つぎに、図3に示すように、半導体基板S
UB表面層をエッチングする。このエッチングは、通常
のドライエッチングでもよいが犠牲酸化を用いる方法が
望ましい。すなわち、基板表面を熱酸化して薄い犠牲酸
化膜を形成し、これをウエットエッチング等で除去す
る。これにより、犠牲酸化時に消費されたシリコン表面
層が均一に、しかもダメージを残すことなくエッチング
されたこととなる。この犠牲酸化条件は、第1電荷蓄積
膜(ゲート誘電体膜GD1)の形成条件に応じて基板表
面層に導入された窒素原子が十分除去されるように予め
決められる。
Next, as shown in FIG. 3, the semiconductor substrate S
Etch the UB surface layer. This etching may be normal dry etching, but a method using sacrificial oxidation is preferable. That is, the substrate surface is thermally oxidized to form a thin sacrificial oxide film, which is removed by wet etching or the like. As a result, the silicon surface layer consumed at the time of sacrificial oxidation is etched uniformly and without leaving any damage. The sacrificial oxidation condition is determined in advance so that the nitrogen atoms introduced into the substrate surface layer are sufficiently removed according to the formation condition of the first charge storage film (gate dielectric film GD1).

【0041】図4に示すように、上記した第1電荷蓄積
膜と同じ条件で、2回目の電荷蓄積膜形成を行う。これ
により、第2電荷蓄積膜(ゲート誘電体膜GD2)が形
成される。
As shown in FIG. 4, the second charge storage film is formed under the same conditions as the first charge storage film described above. As a result, the second charge storage film (gate dielectric film GD2) is formed.

【0042】図5に示すように、第1ワード線WL2,
WL4,…間を完全に埋め込む導電膜WLF、たとえば
ドープド多結晶珪素またはドープド非晶質珪素の膜を堆
積する。この導電膜WLF上に、第1ワード線WL2,
WL4,…上方で開口するレジストパターンRを形成す
る。
As shown in FIG. 5, the first word lines WL2,
A conductive film WLF that completely fills the spaces between WL4, ..., For example, a film of doped polycrystalline silicon or doped amorphous silicon is deposited. On the conductive film WLF, the first word line WL2
A resist pattern R having an opening above WL4, ... Is formed.

【0043】その後、このレジストパターンRをマスク
として、RIEなどの異方性エッチングを行う。これに
より、導電膜WLFが分離され、図1(B)に示す第2
ワード線WL1,WL3,WL5,…が形成される。
Thereafter, using this resist pattern R as a mask, anisotropic etching such as RIE is performed. Thus, the conductive film WLF is separated and the second conductive film WLF shown in FIG.
Word lines WL1, WL3, WL5, ... Are formed.

【0044】[第2実施形態]第2実施形態は、本発明
の第1の観点に係り、NAND型のメモリセルアレイを
有した不揮発性メモリ装置に関する。図6は、本発明を
適用してワード線間距離を縮小したNAND型メモリセ
ルアレイの平面図である。また、図7(A)は図6のA
−A線に沿った断面図、図7(B)は図7(A)の一部
を拡大した断面図である。
[Second Embodiment] A second embodiment relates to the first aspect of the present invention and relates to a nonvolatile memory device having a NAND type memory cell array. FIG. 6 is a plan view of a NAND type memory cell array in which the distance between word lines is reduced by applying the present invention. Further, FIG. 7 (A) shows A of FIG.
7A is a cross-sectional view taken along line A, and FIG. 7B is a cross-sectional view in which a part of FIG. 7A is enlarged.

【0045】図7(A),図7(B)に示すように、P
型の半導体基板SUB上に、第1実施形態とほぼ同じ断
面構造のワード線WL1,WL2,…WLnが形成され
ている。すなわち、奇数番目のワード線WL1,WL
3,…,WLn(第1ワード線)が、ゲート誘電体膜G
D1を介在させた状態で半導体基板SUB上に形成され
ている。第1ワード線WL1,WL3,…,WLnの表
面、第1ワード線間に表出した基板領域の表面を覆っ
て、ゲート誘電体膜GD2が形成されている。そして、
このゲート誘電体膜GD2を介在させて状態で、偶数番
目のワード線WL2,WL4,…(第2ワード線)が第
1ワード線間に形成されている。より詳しくは、第2ワ
ード線の底面が、ゲート誘電体膜GD2を介在させた状
態で、第1ワード線間の半導体領域に対面している。第
2ワード線の主側面が、ゲート誘電体膜GD2を介在さ
せた状態で、第1ワード線間の側面に対面している。ま
た、第2ワード線の幅方向の両端部が、隣接する2つの
第1ワード線の幅方向の端部それぞれに、ゲート誘電体
膜GD2を介在させた状態で乗り上げている。このよう
に、本実施形態におけるワード線は、隣接する2つのワ
ード線間が、その離間方向の寸法が膜厚となるように介
在するゲート誘電体膜GD2によって絶縁分離されてい
る。なお、ワード線は、ドープド多結晶珪素またはドー
プド非晶質珪素からなる。
As shown in FIGS. 7A and 7B, P
Word lines WL1, WL2, ... WLn having substantially the same sectional structure as that of the first embodiment are formed on the semiconductor substrate SUB of the mold. That is, odd-numbered word lines WL1, WL
3, ..., WLn (first word line) is a gate dielectric film G
It is formed on the semiconductor substrate SUB with D1 interposed. A gate dielectric film GD2 is formed so as to cover the surfaces of the first word lines WL1, WL3, ..., WLn and the surface of the substrate region exposed between the first word lines. And
Even-numbered word lines WL2, WL4, ... (Second word line) are formed between the first word lines with the gate dielectric film GD2 interposed. More specifically, the bottom surface of the second word line faces the semiconductor region between the first word lines with the gate dielectric film GD2 interposed. The main side surface of the second word line faces the side surface between the first word lines with the gate dielectric film GD2 interposed. Further, both widthwise ends of the second word line run over the respective widthwise ends of two adjacent first wordlines with the gate dielectric film GD2 interposed therebetween. As described above, in the word line in the present embodiment, the space between two adjacent word lines is insulated and separated by the gate dielectric film GD2 interposed so that the dimension in the separating direction becomes the film thickness. The word line is made of doped polycrystalline silicon or doped amorphous silicon.

【0046】ゲート誘電体膜GD1,GD2は、たとえ
ばMONOS型メモリトランジスタにおいては、第1実
施形態と同様に、最下層のボトム誘電体膜BTM、中間
の電荷トラップ膜CHS、および最上層のトップ誘電膜
TOPからなる。
For example, in the MONOS type memory transistor, the gate dielectric films GD1 and GD2 are the bottom dielectric film BTM of the lowermost layer, the charge trapping film CHS of the intermediate layer, and the top dielectric film of the uppermost layer, as in the first embodiment. It consists of a membrane TOP.

【0047】ワード線WL1の外側に、たとえばゲート
誘電体膜GD2により分離された制御ゲート線SG1が
並行に配置されている。同様に、ワード線WLnの外側
に、たとえばゲート誘電体膜GD2により分離された制
御ゲート線SG2が並行に配置されている。これらの制
御ゲート線SG1,SG2は、セレクトトランジスタの
ゲート電極を兼用し、ゲート誘電体膜GD3を介して半
導体基板SUBに接している。ゲート誘電体膜GD3
は、たとえば単層の二酸化珪素膜から構成される。この
場合、製造工程が若干複雑になるが、この部分のみ単層
のゲート誘電体膜を形成して、セレクトトランジスタが
通常のMOS型となる。あるいは、ゲート誘電体膜GD
2とGD3を同じ膜として、印加バイアス条件により、
このゲート誘電体膜GD3の部分には電荷の注入がなさ
れないようにしてもよい。
Outside the word line WL1, for example, the control gate line SG1 separated by the gate dielectric film GD2 is arranged in parallel. Similarly, the control gate line SG2 separated by, for example, the gate dielectric film GD2 is arranged in parallel outside the word line WLn. These control gate lines SG1 and SG2 also serve as the gate electrodes of the select transistors, and are in contact with the semiconductor substrate SUB via the gate dielectric film GD3. Gate dielectric film GD3
Is composed of, for example, a single-layer silicon dioxide film. In this case, although the manufacturing process is slightly complicated, a single-layer gate dielectric film is formed only in this portion, and the select transistor becomes a normal MOS type. Alternatively, the gate dielectric film GD
2 and GD3 as the same film, depending on the applied bias conditions,
Charge may not be injected into this gate dielectric film GD3.

【0048】制御ゲート線SG1の外側には、N型不純
物領域からなるドレイン領域DRが形成されている。こ
のドレイン領域DRは、図示しない他のNANDストリ
ングと共有されている。また、制御ゲート線SG2の外
側には、N型不純物領域からなる共通ソース線CSLが
形成されている。共通ソース線CSLは、ワード方向に
並ぶ1行分のNANDストリング、および、ビット方向
に隣接する図示しない他の1行分のNANDストリング
とで共有されている。
A drain region DR made of an N-type impurity region is formed outside the control gate line SG1. The drain region DR is shared with another NAND string (not shown). A common source line CSL made of an N-type impurity region is formed outside the control gate line SG2. The common source line CSL is shared by one row of NAND strings arranged in the word direction and another one row of NAND strings (not shown) adjacent in the bit direction.

【0049】これらNANDストリングを構成するトラ
ンジスタ上に、層間絶縁膜INTが形成されている。層
間絶縁膜INT上にビット線BL1,BL2が並行スト
ライプ状に配置されている。層間絶縁膜INTに形成さ
れたビットコンタクトBCによって、各ビット線が、対
応するドレイン領域DRに接続されている。
An interlayer insulating film INT is formed on the transistors forming these NAND strings. Bit lines BL1 and BL2 are arranged in parallel stripes on the interlayer insulating film INT. Each bit line is connected to the corresponding drain region DR by the bit contact BC formed in the interlayer insulating film INT.

【0050】書き込み時に、図7(B)に示す記憶部1
に電荷注入を行う場合は、ビット線BL2に正のドレイ
ン電圧、共通ソース線CSLに基準電圧を印加し、2つ
のセレクトトランジスタをオンさせる電圧を制御ゲート
線SG1,SG2に印加する。また、書き込み対象のセ
ルが接続されたワード線WL3以外の他のワード線WL
1,WL2,WL4,…WLnには、上記ドレイン電圧
または上記基準電圧を書き込み対象のセルに伝達可能な
パス電圧を印加する。これにより、書き込み対象のセル
を構成するメモリトランジスタのソースとドレイン間
に、所定の書き込みドレイン電圧が印加される。その状
態で、ワード線WL3に所定のプログラム電圧を印加す
る。このとき、図7(B)の右側からチャネルに供給さ
れた電子がチャネル内を加速され、チャネル左端部で高
いエネルギーを得て、ボトム誘電体膜BTMの電位障壁
を越えて記憶部1に注入され、蓄積される。記憶部2に
電荷を注入する場合は、ビット線BL2と共通ソース線
CSLとの間の電圧を切り替える。これにより、電子の
供給側と電子がエネルギー的にホットになる側が上記の
場合と反対となり、電子が記憶部2に注入される。
At the time of writing, the storage unit 1 shown in FIG.
In the case of injecting electric charges into the gate lines, a positive drain voltage is applied to the bit line BL2, a reference voltage is applied to the common source line CSL, and a voltage for turning on the two select transistors is applied to the control gate lines SG1 and SG2. In addition, a word line WL other than the word line WL3 to which the cell to be written is connected
A pass voltage capable of transmitting the drain voltage or the reference voltage to the cell to be written is applied to 1, WL2, WL4, ... WLn. As a result, a predetermined write drain voltage is applied between the source and drain of the memory transistor forming the cell to be written. In that state, a predetermined program voltage is applied to the word line WL3. At this time, electrons supplied to the channel from the right side of FIG. 7B are accelerated in the channel, high energy is obtained at the left end of the channel, and the electrons are injected into the storage unit 1 over the potential barrier of the bottom dielectric film BTM. Are stored. When injecting charges into the storage unit 2, the voltage between the bit line BL2 and the common source line CSL is switched. As a result, the electron supply side and the electron energetically hot side are opposite to the above case, and the electrons are injected into the storage unit 2.

【0051】他の更に望ましい書き込み方法としては、
ソースサイド注入法が採用できる。この場合、記憶部1
への書き込み時には、ビット線BL2から基準電圧を供
給し、共通ソース線からドレイン電圧を供給する。ま
た、書き込み対象のセルが接続されたワード線WL3の
一つソース寄りのワード線WL2の印加電圧は、単なる
パス電圧ではなく、ソースサイド注入が可能に最適化さ
れた電圧である。これにより、ワード線WL2とワード
線WL3との境界付近で横方向電界が強まり、メモリト
ランジスタのソース端(記憶部1)に電子を、さらに効
率よく注入できる。記憶部2に電荷を注入する場合は、
ビット線BL2と共通ソース線CSLとの間の電圧を切
り替え、かつ、ワード線4の電圧値をソースサイド注入
が可能な値に最適化する。これにより、電子の供給側と
電子がエネルギー的にホットになる側が上記の場合と反
対となり、電子が記憶部2に注入される。
As another more preferable writing method,
The source side injection method can be adopted. In this case, the storage unit 1
At the time of writing to, the reference voltage is supplied from the bit line BL2 and the drain voltage is supplied from the common source line. The applied voltage of the word line WL2 closer to one source of the word line WL3 to which the cell to be written is connected is not a simple pass voltage but an optimized voltage capable of source side injection. As a result, the lateral electric field is strengthened near the boundary between the word line WL2 and the word line WL3, and electrons can be injected into the source end (memory unit 1) of the memory transistor more efficiently. When injecting charges into the storage unit 2,
The voltage between the bit line BL2 and the common source line CSL is switched, and the voltage value of the word line 4 is optimized to a value that allows source side injection. As a result, the electron supply side and the electron energetically hot side are opposite to the above case, and the electrons are injected into the storage unit 2.

【0052】読み出し時には、読み出し対象のビットが
書き込まれた記憶部側がソースとなるようにビット線B
L2と共通ソース線CSL間に所定の読み出しドレイン
電圧を印加し、読み出し対象のセルが接続されたワード
線以外のワード線にパス電圧を印加する。また、両端の
記憶部にはさまれたチャネル部をオンさせ得るがメモリ
トランジスタの両端の記憶部のしきい値電圧を変化させ
ない程度に低く、かつ、最適化された正の電圧をワード
線WL3に印加する。このとき、読み出し対象の記憶部
の蓄積電荷量、あるいは電荷の有無の違いによってチャ
ネルの導電率が有効に変化し、その結果、記憶情報がド
レイン側の電流量あるいは電位差に変換されて読み出さ
れる。もう一方のビットを読み出す場合は、そのビット
が書き込まれた記憶部側がソースとなるように、ビット
線BL2と共通ソース線CSLとの電圧を切り替えるこ
とにより、上記と同様に読み出しを行う。
At the time of reading, the bit line B is set so that the memory section side in which the bit to be read is written becomes the source.
A predetermined read drain voltage is applied between L2 and the common source line CSL, and a pass voltage is applied to a word line other than the word line to which the cell to be read is connected. In addition, the channel portion sandwiched between the storage portions at both ends can be turned on, but the threshold voltage of the storage portions at both ends of the memory transistor is low enough not to change, and an optimized positive voltage is applied to the word line WL3. Apply to. At this time, the conductivity of the channel is effectively changed depending on the amount of accumulated charge in the storage unit to be read or the presence or absence of charge, and as a result, the stored information is converted into the amount of current on the drain side or the potential difference and read. When reading the other bit, the voltage is switched between the bit line BL2 and the common source line CSL so that the memory section side in which the bit is written serves as the source, and the reading is performed in the same manner as above.

【0053】消去時は、チャネル全面のFNトンネリン
グを用いて基板側に電荷を引き抜くか、ワード線側に電
荷を引き抜くことで一括消去する。
At the time of erasing, electric charges are extracted to the substrate side by using FN tunneling on the entire surface of the channel or are collectively erased by extracting electric charges to the word line side.

【0054】つぎに、このNAND型メモリセルアレイ
の形成手順を、図面を参照しながら説明する。図8〜図
11は、ワード線形成の各ステップにおける断面図(お
よび平面図)である。図8において(A)に平面図を示
し、(B)に(A)のA−A線に沿った断面図を示す。
その他の図9〜図11は全てA−A線に沿った断面図を
表している。
Next, a procedure for forming this NAND type memory cell array will be described with reference to the drawings. 8 to 11 are cross-sectional views (and plan views) at each step of forming the word line. In FIG. 8, (A) shows a plan view, and (B) shows a sectional view taken along the line AA of (A).
The other FIGS. 9 to 11 are all sectional views taken along the line AA.

【0055】まず、半導体基板SUBに、必要に応じ
て、ウエルを形成し、しきい値電圧調整用のイオン注入
などを行う。
First, a well is formed in the semiconductor substrate SUB, if necessary, and ion implantation for adjusting the threshold voltage is performed.

【0056】半導体基板SUB上に、ゲート誘電体膜G
D1となる第1電荷蓄積膜を形成する。たとえば、半導
体基板SUB表面を熱酸化してボトム誘電体膜BTMを
形成し、必要に応じてボトム誘電体膜BTMを窒化処理
し、ボトム誘電体膜BTM上に窒化珪素または酸化窒化
珪素からなる電荷トラップ膜CHSを形成し、電荷トラ
ップ膜CHS表面を熱酸化するなどの方法によりトップ
誘電膜TOPを形成する。第1電荷蓄積膜上に、たとえ
ばCVD法によりドープド多結晶珪素またはドープド非
晶質からなる導電膜を堆積する。この導電膜上にレジス
トパターンを形成して、RIEなどの異方性エッチング
を行い、導電膜をパターンニングする。続いて、導電膜
パターン間で露出した第1電荷蓄積膜を、たとえばCF
4 /CHF3 /Arを用いたドライエッチング装置を用
いてパターンニングする。その後、レジストパターンを
除去する。これにより、ゲート誘電体膜GD1と第1ワ
ード線WL1,WL3,…WLnからなる積層パターン
が、図8(A)に示すように並行ストライプ状のパター
ンにて形成される。
A gate dielectric film G is formed on the semiconductor substrate SUB.
A first charge storage film to be D1 is formed. For example, the surface of the semiconductor substrate SUB is thermally oxidized to form the bottom dielectric film BTM, the bottom dielectric film BTM is subjected to a nitriding treatment if necessary, and a charge made of silicon nitride or silicon oxynitride is formed on the bottom dielectric film BTM. The top dielectric film TOP is formed by forming the trap film CHS and thermally oxidizing the surface of the charge trap film CHS. A conductive film made of doped polycrystalline silicon or doped amorphous is deposited on the first charge storage film by, for example, a CVD method. A resist pattern is formed on this conductive film, and anisotropic etching such as RIE is performed to pattern the conductive film. Then, the first charge storage film exposed between the conductive film patterns is removed by, for example, CF.
Patterning is performed using a dry etching apparatus using 4 / CHF3 / Ar. Then, the resist pattern is removed. As a result, a laminated pattern composed of the gate dielectric film GD1 and the first word lines WL1, WL3, ... WLn is formed in a parallel stripe pattern as shown in FIG. 8 (A).

【0057】つぎに、図9に示すように、半導体基板S
UB表面層をエッチングする。このエッチングは、通常
のドライエッチングでもよいが犠牲酸化を用いる方法が
望ましい。すなわち、基板表面を熱酸化して薄い犠牲酸
化膜を形成し、これをウエットエッチング等で除去す
る。これにより、犠牲酸化時に消費されたシリコン表面
層が均一に、しかもダメージを残すことなくエッチング
されたこととなる。この犠牲酸化条件は、第1電荷蓄積
膜(ゲート誘電体膜GD1)の形成条件に応じて基板表
面層に導入された窒素原子が十分除去されるように予め
決められる。
Next, as shown in FIG. 9, the semiconductor substrate S
Etch the UB surface layer. This etching may be normal dry etching, but a method using sacrificial oxidation is preferable. That is, the substrate surface is thermally oxidized to form a thin sacrificial oxide film, which is removed by wet etching or the like. As a result, the silicon surface layer consumed at the time of sacrificial oxidation is etched uniformly and without leaving any damage. The sacrificial oxidation condition is determined in advance so that the nitrogen atoms introduced into the substrate surface layer are sufficiently removed according to the formation condition of the first charge storage film (gate dielectric film GD1).

【0058】図10に示すように、上記した第1電荷蓄
積膜と同じ条件で、2回目の電荷蓄積膜形成を行う。こ
れにより、第2電荷蓄積膜(ゲート誘電体膜GD2)が
形成される。必要に応じて、ワード線WL1外側領域と
ワード線WLn外側領域のゲート誘電体膜GD2を選択
的に除去し、この部分に単層の誘電体膜GD3を選択的
に形成する。
As shown in FIG. 10, the second charge storage film is formed under the same conditions as the first charge storage film. As a result, the second charge storage film (gate dielectric film GD2) is formed. If necessary, the gate dielectric film GD2 in the word line WL1 outer region and the word line WLn outer region is selectively removed, and a single-layer dielectric film GD3 is selectively formed in this portion.

【0059】図11に示すように、第1ワード線WL
1,WL3,…,WLn間を完全に埋め込む導電膜WL
F、たとえばドープド多結晶珪素またはドープド非晶質
珪素の膜を堆積する。この導電膜WLF上に、第1ワー
ド線WL1,WL3,…,WLn上方で開口するレジス
トパターンRを形成する。
As shown in FIG. 11, the first word line WL
, WL3, ..., WLn to completely fill the conductive film WL
Deposit a film of F, eg doped polycrystalline silicon or doped amorphous silicon. A resist pattern R having an opening above the first word lines WL1, WL3, ..., WLn is formed on the conductive film WLF.

【0060】その後、このレジストパターンRをマスク
として、RIEなどの異方性エッチングを行う。これに
より、導電膜WLFが分離され、図7(B)に示す第2
ワード線WL2,WL4,…および制御ゲート線SG
1,SG2が形成される。
Thereafter, using this resist pattern R as a mask, anisotropic etching such as RIE is performed. As a result, the conductive film WLF is separated, and the second conductive film WLF shown in FIG.
Word lines WL2, WL4, ... And control gate line SG
1, SG2 are formed.

【0061】選択ゲート線SG1,SG2の外側の半導
体基板領域に、N型不純物をイオン注入する。このと
き、ワード線の配置領域ではイオンが透過しないためソ
ース・ドレイン領域は形成されない。その後は、層間絶
縁膜INTの堆積、ビットコンタクトBCの形成、ビッ
ト線の形成を経て、当該NAND型不揮発性メモリ装置
を完成させる。
N-type impurities are ion-implanted into the semiconductor substrate region outside the select gate lines SG1 and SG2. At this time, the source / drain regions are not formed because ions do not permeate in the region where the word lines are arranged. After that, the interlayer insulating film INT is deposited, the bit contact BC is formed, and the bit line is formed to complete the NAND-type nonvolatile memory device.

【0062】なお、上記した第1実施形態および第2実
施形態において、後から形成する第2ワード線を、第1
ワード線間に埋め込むように形成して、オーバーラップ
をさせないようにしてもよい。その場合、第1ワード線
の上部にCMPなどの研磨を阻止するストッパ誘電体膜
を形成するのが望ましい。また、このオーバーラップを
させない構造では、NAND型においてイオン注入条件
を最適化することにより、ワード線間の隙間(ゲート誘
電体膜GD2)にイオンを透過させ、ワード線方向に細
いソース・ドレイン不純物領域S/Dを形成してもよ
い。
In the first and second embodiments described above, the second word line to be formed later is set to the first word line.
It may be formed so as to be embedded between the word lines so that no overlap occurs. In that case, it is desirable to form a stopper dielectric film on the first word line to prevent polishing such as CMP. Further, in the structure in which this overlap is not performed, by optimizing the ion implantation conditions in the NAND type, ions are allowed to pass through the gap between the word lines (gate dielectric film GD2), and thin source / drain impurities are formed in the word line direction. The area S / D may be formed.

【0063】上記した第1実施形態および第2実施形態
に係る半導体メモリ装置では、ワード線間の距離が誘電
体膜(ゲート誘電体膜GD2)の膜厚によって決まるた
め、ワード線幅に比べワード線間距離が大幅に小さい。
したがって、2F(F:リソグラフィの解像限界また
はデザインルール)と2ビットを記憶するセルとしては
極めて小さい面積のメモリセルが実現できる。
In the semiconductor memory device according to the first and second embodiments described above, the distance between word lines is determined by the film thickness of the dielectric film (gate dielectric film GD2), so that the word line width is smaller than the word line width. The distance between lines is significantly small.
Therefore, a memory cell having an extremely small area can be realized as a cell for storing 2F 2 (F: resolution limit of lithography or design rule) and 2 bits.

【0064】また、上記した実施形態に係る半導体メモ
リ装置の製造方法では、おおよそ、電荷蓄積膜とワード
線材料を積層させてパターンニングすることを2回繰り
返すだけで高密度なワード線配置が実現される。また、
2回目の電荷蓄積膜形成の前に基板を薄くエッチングを
することから、2回目の電荷蓄積膜の膜形成の精度が向
上した。
Further, in the method of manufacturing the semiconductor memory device according to the above-described embodiment, a high-density word line arrangement can be realized only by repeating stacking and patterning the charge storage film and the word line material twice. To be done. Also,
Since the substrate is thinly etched before the second charge storage film formation, the accuracy of the second charge storage film formation is improved.

【0065】ここで、本発明者は、1回目の電荷蓄積膜
形成時にRTN処理があるウェーハAと、RTN処理が
ないウェーハBを用意し、2回目の電荷蓄積膜のボトム
誘電体膜の形成を想定した熱酸化を行った。図12の表
は、この酸化膜の測定値を表にしたものである。ここで
は、膜厚測定を精度よく行うため18nmねらいで長く
熱酸化し、ウェーハ内の5箇所の測定ポイントで熱酸化
膜の膜厚を測定した。その結果、RTN処理がされてい
るウェーハAの熱酸化では、酸化レートが低く、しかも
ウェーハBに比べ酸化膜厚のバラツキが大きいことが分
かる。これは、RTN処理時に基板に窒素が導入され、
これが酸化を阻害しているからである。前記した本発明
の実施形態では、2回目の電荷蓄積膜の形成の前に、基
板表面を犠牲酸化し、その酸化膜をエッチングすること
により、窒素を含む基板の表面層を除去している。これ
により、2回目の電荷蓄積膜を精度よく形成でき、特性
変動を抑制することが可能となった。
Here, the present inventor prepares a wafer A that has been subjected to the RTN process and a wafer B that has not been subjected to the RTN process at the time of forming the first charge storage film, and forms the bottom dielectric film of the second charge storage film. Thermal oxidation was carried out assuming. The table of FIG. 12 shows the measured values of this oxide film. Here, in order to accurately measure the film thickness, the film was thermally oxidized for a long period of 18 nm, and the film thickness of the thermal oxide film was measured at five measurement points in the wafer. As a result, it can be seen that in the thermal oxidation of the wafer A that has been subjected to the RTN process, the oxidation rate is low and the variation in the oxide film thickness is larger than that of the wafer B. This is because nitrogen is introduced into the substrate during the RTN process,
This is because it inhibits oxidation. In the above-described embodiment of the present invention, the surface layer of the substrate containing nitrogen is removed by sacrificing the surface of the substrate and etching the oxide film before the second formation of the charge storage film. As a result, the charge storage film for the second time can be formed with high precision, and it becomes possible to suppress the characteristic fluctuation.

【0066】[第3実施形態]第3実施形態は、第1,
第2実施形態の工程の一部変更に関する。
[Third Embodiment] In the third embodiment,
The present invention relates to a partial modification of the process of the second embodiment.

【0067】先に説明した第1実施形態の図2(B)の
工程、あるいは第2実施形態の図8(B)の工程では、
導電膜パターンと第1電荷蓄積膜を連続的にドライエッ
チングして、第1ゲート誘電体膜GD1と第1ワード線
WL2またはWL4とからなるパターンを形成するとし
た。しかし、ドライエッチングでは多少なりとも基板に
ダメージが入るので余り好ましくない。ここで、導電膜
パターンのみドライエッチングして、第1ゲート誘電体
膜GD1となる第1電荷蓄積膜はウエットエッチングに
より除去する方法が考えられる。第1電荷蓄積膜がON
O膜の場合、窒化珪素があるのでフッ酸を主体とした酸
化珪素エッチャントでは除去できず、熱リン酸を用いた
処理が必要となる。しかし、熱リン酸処理では、濃度の
高い多結晶珪素表面がエッチングされてしまうという新
たな問題が生じる。
In the process of FIG. 2B of the first embodiment or the process of FIG. 8B of the second embodiment described above,
The conductive film pattern and the first charge storage film are continuously dry-etched to form a pattern including the first gate dielectric film GD1 and the first word line WL2 or WL4. However, dry etching is not preferable because it damages the substrate to some extent. Here, a method is conceivable in which only the conductive film pattern is dry-etched and the first charge storage film to be the first gate dielectric film GD1 is removed by wet etching. First charge storage film is ON
In the case of an O film, it cannot be removed with a silicon oxide etchant mainly containing hydrofluoric acid because there is silicon nitride, and a treatment using hot phosphoric acid is required. However, the hot phosphoric acid treatment causes a new problem that the surface of polycrystalline silicon having a high concentration is etched.

【0068】第3実施形態は、このような第1電荷蓄積
膜をウエット処理で除去するために適した製造方法を提
供する。この実施形態に示す方法は、VG型,NAND
型に限らず適用できるので、ここではA−A断面を示
す、図13〜図15を用いて説明する。
The third embodiment provides a manufacturing method suitable for removing such a first charge storage film by a wet process. The method shown in this embodiment is a VG type, NAND type.
The present invention is applicable not only to the mold, but here, description will be given with reference to FIGS. 13 to 15 showing the AA cross section.

【0069】図13は、ONO構造の第1ゲート誘電体
膜GD1上の導電材料をパターンニングして第1ワード
線WLi,WLi+2,…を形成した時点の断面図であ
り、図2(B),図8(B)に対応している。この導電
材料のドライエッチング終了時点では、そのオーバーエ
ッチング量によりトップ誘電体膜TOPの一部が削れる
こともあるし、場合によっては、図示のようにトップ誘
電体膜TOPが第1ワード線周囲で除去される。
FIG. 13 is a sectional view at the time when the first word lines WLi, WLi + 2, ... Are formed by patterning the conductive material on the first gate dielectric film GD1 having the ONO structure, and FIG. , Which corresponds to FIG. At the end of the dry etching of the conductive material, a part of the top dielectric film TOP may be scraped off due to the overetching amount, and in some cases, the top dielectric film TOP may be formed around the first word line as illustrated. To be removed.

【0070】本実施形態では、この時点で第1ワード線
WLi,WLi+2,…の表面を熱酸化して、図14に
示すように、例えば10nm程度の熱酸化膜TOXを第
1ワード線表面に形成する。
In this embodiment, the surfaces of the first word lines WLi, WLi + 2, ... Are thermally oxidized at this point, and a thermal oxide film TOX of, for example, about 10 nm is formed on the surface of the first word lines as shown in FIG. Form.

【0071】そして、この熱酸化膜TOXにより第1ワ
ード線表面を保護した状態で、第1ワード線間に表出し
た第1ゲート誘電体膜GD1をウエットエッチングによ
り除去する。つまり、熱リン酸を用いたエッチャントに
より窒化珪素膜(電荷トラップ膜CHS)を除去し、フ
ッ酸を主体的に含むエッチャントにより二酸化珪素膜
(ボトム誘電体膜BTM)を除去する。このエッチング
時に、もちろん熱酸化膜TOXも薄くなる。本実施形態
は、このエッチング終了時点で熱酸化膜がエッチオフさ
れるように、熱酸化膜TOXの膜厚を予め設定してもよ
い。あるいは、図15に示すように、熱酸化膜TOXが
残るように膜厚をある程度厚くしておいてもよい。何れ
にしても、熱酸化膜を形成しない場合に比べ、第1ワー
ド線が削れる量は低減されるという利点がある。
Then, with the surface of the first word line protected by the thermal oxide film TOX, the first gate dielectric film GD1 exposed between the first word lines is removed by wet etching. That is, the silicon nitride film (charge trap film CHS) is removed by an etchant using hot phosphoric acid, and the silicon dioxide film (bottom dielectric film BTM) is removed by an etchant mainly containing hydrofluoric acid. Of course, during this etching, the thermal oxide film TOX also becomes thin. In the present embodiment, the film thickness of the thermal oxide film TOX may be preset so that the thermal oxide film is etched off at the end of this etching. Alternatively, as shown in FIG. 15, the film thickness may be increased to some extent so that the thermal oxide film TOX remains. In any case, there is an advantage that the amount of the first word line scraped is reduced as compared with the case where the thermal oxide film is not formed.

【0072】その後は、第1,第2実施形態と同様に、
第2ゲート誘電体膜GD2を形成して、第1ワード線間
に導電材料を埋め込んでパターンニングして、第2ワー
ド線WLi−1,WLi+1,…を形成する。なお、熱
酸化膜TOXを最後まで残した場合は、この熱酸化膜に
ワード線間の絶縁特性が格段に向上し、またワード線間
の寄生容量も低減する。
After that, as in the first and second embodiments,
A second gate dielectric film GD2 is formed, and a conductive material is embedded between the first word lines and patterned to form second word lines WLi-1, WLi + 1, .... When the thermal oxide film TOX is left to the end, the insulating property between the word lines is significantly improved in this thermal oxide film, and the parasitic capacitance between the word lines is also reduced.

【0073】[第4実施形態]第4実施形態は、第1〜
第3実施形態の変形であり、より詳細には、電極取り出
し部のパターンと、電極間ショート不良の発生を防止す
るための工程の一部追加とに関する。
[Fourth Embodiment] In the fourth embodiment,
It is a modification of the third embodiment, and more specifically, relates to a pattern of an electrode lead-out portion and a partial addition of a step for preventing occurrence of a short circuit between electrodes.

【0074】先に説明した第1実施形態の図5の工程、
あるいは第2実施形態の図11の工程では、第2ワード
線のパターンニングを行う。このときのエッチングで
は、下地が第2ゲート誘電体膜GD2であるので、余り
過度なオーバーエッチング時間を設定できない。なぜな
ら、過度なオーバーエッチングにより、この部分で第2
ゲート誘電体膜GD2が薄くなると、ワード線間の絶縁
性が低下するおそれがあるからである。
The process of FIG. 5 of the first embodiment described above,
Alternatively, in the step of FIG. 11 of the second embodiment, patterning of the second word line is performed. In the etching at this time, since the base is the second gate dielectric film GD2, it is not possible to set an excessive overetching time. Because of excessive over-etching, the second
This is because if the gate dielectric film GD2 becomes thin, the insulation between word lines may deteriorate.

【0075】この第2ワード線のエッチング後では、た
とえば図16(A)に示すように、第1ワード線の裾部
付近に、第2ワード線の材料である導電物質が残ること
がある。とくに、第2ワード線となる導電層(たとえば
多結晶珪素)を堆積したときに、これが第1ワード線の
上の領域で他の領域より薄くなっている場合、第1ワー
ド線の裾部に導電物質の残渣が残りやすい。この残渣
は、図16(B)に示すように第1ワード線の端面に沿
ってでき、第2ワード線間をショートさせてしまう。
After the etching of the second word line, as shown in FIG. 16A, for example, a conductive material that is the material of the second word line may remain in the vicinity of the skirt of the first word line. In particular, when a conductive layer (for example, polycrystalline silicon) to be the second word line is deposited and is thinner in the region above the first word line than in other regions, the hem of the first word line is formed. Residues of conductive material tend to remain. This residue is formed along the end face of the first word line as shown in FIG. 16 (B) and short-circuits the second word lines.

【0076】本実施形態では、このワード線間ショート
を防止するために残渣を途中で切断する工程を追加す
る。また、第1〜第3実施形態のように、ワード線がフ
ォトリソグラフィの最小線幅に近いピッチで形成される
と、ワード線を更に上層の配線に接続するための電極取
り出しが難しくなる。本実施形態では、この電極取り出
しを容易としたパターンの詳細についても述べる。
In this embodiment, in order to prevent the short circuit between the word lines, a step of cutting the residue halfway is added. Further, if the word lines are formed with a pitch close to the minimum line width of photolithography as in the first to third embodiments, it is difficult to take out electrodes for connecting the word lines to the wiring in the upper layer. In the present embodiment, details of the pattern that facilitates the extraction of the electrode will be described.

【0077】図17に、本実施形態において、ワード線
の電極取り出し部を含む端部のパターンを示す。メモリ
セルアレイ内のワード線配置は、第1または第2実施形
態と同じである。メモリセルアレイから一方に延びたワ
ード線は、その配線方向と異なる方向に屈曲している。
ここでは、それぞれ行方向から列方向に90度折れ曲が
っている。各ワード線が折れ曲がる箇所が順次シフトし
て、列方向に延びるワード線箇所のピッチが、メモリセ
ルアレイ内のピッチより緩和されている。このため、各
ワード線を上層の図示しない配線に接続するための幅広
い電極取り出し部PAD1,PAD2が形成される余裕
が生じている。第1層目の多結晶珪素から形成された第
1ワード線WL1a,WL1b,WL1cは電極取り出
し部PAD1を有し、第2層目の多結晶珪素から形成さ
れ、両側の第1ワード線に一部重なる第2ワード線WL
2a,WL2b,WL2cは電極取り出し部PAD2を
有している。このうち電極取り出し部PAD1は、電極
取り出し部PAD2より更に外側の位置に配置されてい
る。各ワード線の他方端においても、第1ワード線WL
1a,WL1b,WL1cが、第2ワード線WL2a,
WL2b,WL2cより外側まで延びている。
FIG. 17 shows a pattern of the end portion including the electrode lead-out portion of the word line in this embodiment. The arrangement of word lines in the memory cell array is the same as in the first or second embodiment. The word line extending from the memory cell array to one side is bent in a direction different from the wiring direction.
Here, each is bent 90 degrees from the row direction to the column direction. The bent portion of each word line is sequentially shifted, and the pitch of word line portions extending in the column direction is relaxed more than the pitch in the memory cell array. Therefore, there is a margin for forming wide electrode lead-out portions PAD1 and PAD2 for connecting each word line to a wiring (not shown) in the upper layer. The first word lines WL1a, WL1b, WL1c formed of the first-layer polycrystalline silicon have an electrode lead-out portion PAD1, are formed of the second-layer polycrystalline silicon, and have a first word line on each side. Second word line WL overlapping
2a, WL2b, WL2c have an electrode lead-out portion PAD2. Of these, the electrode lead-out portion PAD1 is arranged at a position further outside the electrode lead-out portion PAD2. Also at the other end of each word line, the first word line WL
1a, WL1b, WL1c are the second word lines WL2a,
It extends to the outside from WL2b and WL2c.

【0078】この第1ワード線を外側まで延ばした理由
は、第2ワード線形成時に第1ワード線の縁部に残る導
電性の残渣を、第1ワード線の端部で除去し、第2ワー
ド線同士が電気的にショートするのを防止するためであ
る。
The reason for extending the first word line to the outside is that the conductive residue remaining on the edge of the first word line when the second word line is formed is removed at the end of the first word line, and the second word line is removed. This is to prevent the word lines from being electrically short-circuited.

【0079】具体的に、第1実施形態の図2(A),
(B)の工程、第2実施形態の図8(A),(B)の工
程、あるいは第3実施形態の図13〜図15において第
1ワード線を形成する際に、図17に示すように、一方
の端部が相対的に長く、その先端に電極取り出し部PA
D1が形成され、他方の端部が相対的に長く形成される
第1ワード線パターンのフォトマスクを用いる。
Specifically, FIG. 2A of the first embodiment,
When the first word line is formed in the step (B), the steps of FIGS. 8A and 8B of the second embodiment, or FIGS. 13 to 15 of the third embodiment, as shown in FIG. In addition, one end is relatively long, and the electrode lead-out portion PA
A photomask having a first word line pattern in which D1 is formed and the other end is formed relatively long is used.

【0080】図3,図4あるいは図9,図10の工程を
経て第2ゲート誘電体膜GD2を形成し、図5あるいは
図11の工程にて、第2ワード線となる多結晶珪素を堆
積し、その上にレジストパターンRを形成する。このと
き、図17に示すように、一方の端部が相対的に(すな
わち、第1ワード線より)短く、その先端に電極取り出
し部PAD2が形成され、他方の端部が第1ワード線よ
り短く形成される第2ワード線パターンのフォトマスク
を用いる。
A second gate dielectric film GD2 is formed through the steps of FIGS. 3, 4 or 9 and 10, and polycrystalline silicon to be the second word line is deposited in the step of FIG. 5 or 11. Then, a resist pattern R is formed thereon. At this time, as shown in FIG. 17, one end portion is relatively short (that is, the first word line), the electrode lead-out portion PAD2 is formed at the tip thereof, and the other end portion is shorter than the first word line. A photomask having a second word line pattern formed to be short is used.

【0081】次に、本実施形態では、導電性の残渣を除
去する工程を追加する。たとえば図17に示す破線部A
1,A2で開口して第1ワード線の端部を露出させ、第
2ワード線全体を覆って保護するレジストパターンを形
成する。このレジストパターンをマスクとして部分的な
オーバーエッチングを行う。このときのエッチングガス
等の条件は第2ワード線形成時と同じとし、エッチング
時間は、導電性の残渣が開口部で十分に除去される時間
とする。これにより、導電性の残渣が、この部分で切断
され、第2ワード線同士が完全に電気的に分離される。
Next, in this embodiment, a step of removing the conductive residue is added. For example, the broken line portion A shown in FIG.
1 and A2 are opened to expose the end of the first word line, and a resist pattern for covering and protecting the entire second word line is formed. Partial overetching is performed using this resist pattern as a mask. The conditions of the etching gas and the like at this time are the same as those at the time of forming the second word line, and the etching time is such that the conductive residue is sufficiently removed at the opening. As a result, the conductive residue is cut at this portion, and the second word lines are completely electrically separated from each other.

【0082】その後は、第1または第2実施形態と同様
な工程を経て、当該不揮発性メモリを完成させる。
After that, the nonvolatile memory is completed through the same steps as those of the first or second embodiment.

【0083】[第5実施形態]本実施形態は、上記した
第2ワード線形成材料の残渣による他の問題を解決する
ためのものである。図16(A)に示す残渣下には、そ
の残渣に保護されて電荷蓄積能力を高い状態で維持した
ままの第2のゲート誘電体膜(電荷蓄積膜)GD2が完
全な形で残される。これに対し、その周囲の第2のゲー
ト誘電体膜GD2は除去されるか、残されていたとして
もエッチングに曝されたため、その電荷蓄積能力はかな
り低下している。
[Fifth Embodiment] This embodiment is for solving another problem caused by the residue of the second word line forming material. Under the residue shown in FIG. 16A, the second gate dielectric film (charge storage film) GD2, which is protected by the residue and maintains the charge storage capability at a high level, is left in a complete form. On the other hand, the second gate dielectric film GD2 around the second gate dielectric film GD2 is removed, or even if it is left, it is exposed to etching, so that its charge storage capability is considerably lowered.

【0084】この残渣下の電荷蓄積膜に、ゲート加工時
あるいは動作時に電荷が蓄積されることがある。セルが
Nチャネル型の場合に電子の蓄積は閾値を上げるため余
り問題とはならないが、ホールが蓄積されると、その残
渣直下のチャネルがディプレッションになり、セルのソ
ースとドレイン間のリークが増大する。また、ディプレ
ッションでなくとも閾値が低いと、高い正電圧が印加さ
れた隣のワード線との容量結合により、電気的にフロー
ティング状態の残渣の電位が上昇し、この寄生トランジ
スタのチャネルがオンしてリークが増大する。このリー
クの増大は、とくに読み出し時に、全てのセルに対して
読み出し信号のS/N比を低下させ、ひいては誤読み出
しを引き起こすという不利益をもたらす。
In some cases, charges are accumulated in the charge accumulation film under the residue during gate processing or operation. When the cell is an N-channel type, the accumulation of electrons raises the threshold value, so it is not a big problem, but when holes are accumulated, the channel directly below the residue becomes depletion, increasing the leak between the source and drain of the cell. To do. If the threshold value is low even if it is not depletion, the potential of the residue in the electrically floating state rises due to capacitive coupling with the adjacent word line to which a high positive voltage is applied, turning on the channel of this parasitic transistor. The leak increases. This increase in leak brings about a disadvantage that the S / N ratio of the read signal is lowered for all cells, especially during reading, and thus erroneous reading is caused.

【0085】本実施形態は、このリーク増大を防止する
ためのものである。本実施形態でリーク防止の方法とし
て、以下の3つの方法がある。第1の方法では、この部
分で残渣を選択的に除去する。第2の方法では、ワード
線の本数を奇数本とすることにより、この部分での残渣
の発生事態を防止する。第3の方法では、ワード線本数
は通常偶数本であることに鑑み、上記第2の方法に加
え、その外側のワード線を、リーク防止電圧を印加する
ための専用ラインとして用いる。
The present embodiment is for preventing this increase in leakage. In this embodiment, there are the following three methods for preventing leakage. In the first method, the residue is selectively removed at this portion. In the second method, the number of word lines is set to an odd number to prevent the occurrence of residues in this portion. In the third method, in view of the fact that the number of word lines is usually an even number, in addition to the above second method, the word line outside thereof is used as a dedicated line for applying the leak prevention voltage.

【0086】以下に、この3つの方法を、図面を参照し
ながら順次説明する。なお、ここで用いた図面は、前述
した第4実施形態の技術も重複適用されているが、この
重複適用は必ずしも必須ではない。また、既に説明し同
じ符合を付した構成は、ここで重ねて説明しない。
The three methods will be sequentially described below with reference to the drawings. Note that the drawings used here are also applied to the technique of the fourth embodiment described above, but this application is not essential. Further, the configurations already described and given the same reference numerals will not be repeated here.

【0087】図18は、第1の方法における残渣の除去
箇所を示す平面図である。また、図19は、第1の方法
を用いた残渣除去後の図18のA−A線に沿った断面図
である。前述した第4実施形態で用いた第2ワード線の
残渣を除去するレジストパターンRにおいて、開口箇所
A1,A2に加えて、図18に示すように、最も外側の
第1ワード線の一方、ここではWL1aの少なくとも外
側の長辺付近を開口する開口部A3をパターン上で予め
追加しておく。そのため、このレジストパターンRをマ
スクとしたエッチング時に、開口部A1,A2に加え、
図19に示すように、開口部A3により露出した第2ワ
ード線の形成材料である導電物質の残渣が有効に除去さ
れる。その結果、この第1の方法によれば、特に開口部
A3における残渣が原因となる上述したリーク電流が防
止あるいは低減されるという利益が得られる。
FIG. 18 is a plan view showing a residue removal portion in the first method. Further, FIG. 19 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 18 after removing the residue using the first method. In the resist pattern R for removing the residue of the second word line used in the above-described fourth embodiment, in addition to the opening portions A1 and A2, as shown in FIG. Then, an opening A3 that opens at least near the long side outside WL1a is added in advance on the pattern. Therefore, during etching using this resist pattern R as a mask, in addition to the openings A1 and A2,
As shown in FIG. 19, the residue of the conductive material that is the material for forming the second word line exposed through the opening A3 is effectively removed. As a result, according to the first method, there is an advantage that the above-mentioned leak current caused by the residue in the opening A3 is prevented or reduced.

【0088】図20は、上述した第2の方法を適用した
場合の平面図である。この第2の方法では、ワード線を
奇数本設ける。すなわち、第1ワード線の本数をn本と
すると、第2ワード線を(n+1)本設ける。これによ
り、メモリセルアレイの最も外側には第2ワード線が配
置され、その結果、第2ワード線の残渣によるリークの
問題は解消される。なお、通常のワード線数は偶数であ
り、これに比べるとワード線が1本余分となる。この場
合に、余分なワード線は使用しないように例えばアドレ
ス信号を割り当てられない構成としてもよい。
FIG. 20 is a plan view when the above-mentioned second method is applied. In the second method, an odd number of word lines are provided. That is, assuming that the number of first word lines is n, (n + 1) second word lines are provided. As a result, the second word line is arranged on the outermost side of the memory cell array, and as a result, the problem of leakage due to the residue of the second word line is solved. Note that the normal number of word lines is an even number, and in comparison with this, one extra word line is required. In this case, for example, an address signal may not be assigned so that an extra word line is not used.

【0089】図21は、第3の方法を適用した場合の平
面図およびブロック図である。この第3の方法では、第
2の方法と同様にワード線数を奇数としている。このう
ちn本のワード線WL1a〜WL2cに、入力したロウ
アドレス信号RADをデコードするロウデコーダ50に
より駆動される通常のワード線駆動回路51が接続され
ている。その一方、余分な1本の第2ワード線WL2
に、ロウデコーダ50により駆動されないで、書き込み
データとは無関係に常時、書き込み電圧を印加する、ま
たは、読み出し時に常時、チャネルをオフする所定電圧
を印加するワード線駆動回路52が接続されている。こ
のワード線駆動回路52が本発明における“第1のワー
ド線駆動回路”に該当し、ロウデコーダ50により駆動
される通常のワード線駆動回路51が本発明における
“第2のワード線駆動回路”に該当する。この第3の方
法では、ワード線駆動回路52の印加電圧を最適化する
ことにより、ワード線WL2直下のチャネルを常時オフ
状態にして読み出し時にリーク電流を防止する。あるい
は、書き込みデータとは無関係に常に書き込み動作をす
ることで、ワード線WL2直下のゲート誘電体膜GD2
に常時、電子が十分蓄積されて、当該ワード線WL2を
ゲートとするセルを全てエンハンスメント型とすること
により、リーク電流の発生を防止する。
FIG. 21 is a plan view and a block diagram when the third method is applied. In the third method, the number of word lines is an odd number as in the second method. A normal word line drive circuit 51 driven by a row decoder 50 that decodes the input row address signal RAD is connected to the n word lines WL1a to WL2c. On the other hand, an extra second word line WL2
Further, a word line drive circuit 52 which is not driven by the row decoder 50 and which constantly applies a write voltage regardless of write data or applies a predetermined voltage which always turns off a channel at the time of reading is connected. The word line drive circuit 52 corresponds to the "first word line drive circuit" in the present invention, and the normal word line drive circuit 51 driven by the row decoder 50 is the "second word line drive circuit" in the present invention. Corresponds to. In the third method, by optimizing the voltage applied to the word line drive circuit 52, the channel immediately below the word line WL2 is always in the off state to prevent a leak current at the time of reading. Alternatively, by always performing the write operation regardless of the write data, the gate dielectric film GD2 immediately below the word line WL2.
At this time, sufficient electrons are always accumulated, and all the cells having the word line WL2 as a gate are of the enhancement type to prevent the generation of the leak current.

【0090】[第6実施形態]本実施形態は、本発明の
第2の観点に係る半導体装置に関する。図22(A)は
第6実施形態に係る半導体装置の配線形成後の平面図、
図22(B)は図22(A)のA−A線に沿った断面図
である。この半導体装置は、その多層配線構造のうち、
一つの階層に並行に配置された複数の配線に本発明の配
線分離構造が適用されている。
[Sixth Embodiment] This embodiment relates to a semiconductor device according to a second aspect of the present invention. FIG. 22A is a plan view of the semiconductor device according to the sixth embodiment after the wiring is formed,
22B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. This semiconductor device has the following multilayer wiring structure.
The wiring separation structure of the present invention is applied to a plurality of wirings arranged in parallel in one layer.

【0091】基板SUBに支持された誘電体1の上に、
ほぼ垂直の側面あるいは順テーパの断面形状を有した第
1形状の配線IL1が等間隔で形成されている。また、
第1形状の配線IL1の間に、少なくとも上部が逆テー
パの断面形状を有した第2形状の配線IL2が形成され
ている。第1形状の配線IL1と第1形状の配線IL2
との間は、サイドウォール形の誘電体(以下、単にサイ
ドウォールという)SWが介在し、これにより両配線間
の絶縁分離がされている。ここで“サイドウォール形”
とは、図22(B)に示すように略平面状の第1側面
と、上部ほど第1側面に近くなるように円弧状に曲がっ
ている曲面が少なくとも一部に含まれる第2側面とを有
する形状をいう。サイドウォールSWは、第1形状の配
線IL1の側面に形成されている。したがって、サイド
ウォールSWの、第1形状の配線IL1と反対側の面が
曲面となっている。第2形状の配線IL2は、その曲面
で構成される凹部に埋め込まれるように形成されてい
る。その結果として、第2形状の配線IL2が逆テーパ
の断面形状となっている。
On the dielectric 1 supported by the substrate SUB,
The first shape wiring IL1 having a substantially vertical side surface or a cross-sectional shape of a forward taper is formed at equal intervals. Also,
A second-shaped wiring IL2 having at least an upper portion having a cross-sectional shape of an inverse taper is formed between the first-shaped wiring IL1. First shape wiring IL1 and first shape wiring IL2
A sidewall type dielectric (hereinafter, simply referred to as “sidewall”) SW is interposed between the wirings and the wirings, thereby insulating the wirings from each other. Here "sidewall type"
As shown in FIG. 22 (B), the term means a substantially planar first side surface and a second side surface including at least a part of a curved surface curved in an arc shape so that the upper portion is closer to the first side surface. Refers to the shape that it has. The sidewall SW is formed on the side surface of the first shape wiring IL1. Therefore, the surface of the sidewall SW on the side opposite to the first shape wiring IL1 is a curved surface. The second shape wiring IL2 is formed so as to be embedded in the concave portion formed by the curved surface. As a result, the second shape wiring IL2 has an inverse tapered cross-sectional shape.

【0092】なお、第1および第2形状の配線IL1,
IL2は、互いに並行であればよく、たとえば全体では
蛇行してもよい。また、基板SUBに直接接触した配線
(たとえばショットキーメタル)であってもよい。
The wirings IL1 of the first and second shapes are formed.
The ILs 2 may be parallel to each other, and may be, for example, meandering as a whole. Alternatively, the wiring may be in direct contact with the substrate SUB (for example, Schottky metal).

【0093】つぎに、この配線の形成手順を、図面を参
照しながら説明する。この形成手順は、本発明の第5の
観点に係わる。図23〜図27は、配線形成の各ステッ
プにおける断面図(および平面図)である。図23,図
25および図26において(A)に平面図を示し、
(B)に(A)のA−A線に沿った断面図を示す。その
他の図面は全てA−A線に沿った断面図を表している。
Next, the procedure for forming this wiring will be described with reference to the drawings. This forming procedure relates to the fifth aspect of the present invention. 23 to 27 are cross-sectional views (and plan views) at each step of wiring formation. 23, 25, and 26, a plan view is shown in FIG.
A sectional view taken along line AA of (A) is shown in (B). All the other drawings represent sectional views taken along the line AA.

【0094】図23(A),(B)に示すように、基板
SUB上方の誘電体1の上に、誘電体からなる複数の犠
牲層2を形成する。複数の犠牲層2は、形成すべき配線
のほぼ2倍のピッチで互いに並行なストライプ状に形成
する。図24に示すように、この犠牲層2を覆うように
異なる材料の誘電体膜3を堆積する。この誘電体膜3の
材料は、犠牲層2に対しエッチング選択比が高い材料が
選択される。たとえば、犠牲層2を窒化珪素膜とし、誘
電体膜3を二酸化珪素膜とする。また、誘電体膜3の一
部は最終的にサイドウォールとして残るので、その膜の
品質および絶縁特性なども考慮して、材料および形成方
法が選択される。
As shown in FIGS. 23A and 23B, a plurality of sacrificial layers 2 made of a dielectric material are formed on the dielectric material 1 above the substrate SUB. The plurality of sacrificial layers 2 are formed in stripes in parallel with each other at a pitch almost twice that of the wiring to be formed. As shown in FIG. 24, a dielectric film 3 of a different material is deposited so as to cover the sacrifice layer 2. As the material of the dielectric film 3, a material having a high etching selection ratio with respect to the sacrifice layer 2 is selected. For example, the sacrificial layer 2 is a silicon nitride film and the dielectric film 3 is a silicon dioxide film. Further, since a part of the dielectric film 3 finally remains as a sidewall, the material and the forming method are selected in consideration of the quality of the film and the insulating property.

【0095】続いて、誘電体膜3を異方性エッチングに
よりエッチバックする。これにより、図25(A),
(B)に示すように、犠牲層2の側面にサイドウォール
SWが形成される。このサイドウォールSWの幅は、主
に犠牲層2の高さと異方性エッチングの条件により決ま
る。ただし、異方性がある程度強い場合はエッチング時
間が多少ばらついてもサイドウォール幅は余り変化しな
いため、均一性は比較的高い。
Then, the dielectric film 3 is etched back by anisotropic etching. As a result, as shown in FIG.
As shown in (B), the sidewall SW is formed on the side surface of the sacrificial layer 2. The width of the sidewall SW is mainly determined by the height of the sacrificial layer 2 and the anisotropic etching conditions. However, when the anisotropy is strong to some extent, the sidewall width does not change much even if the etching time varies to some extent, and thus the uniformity is relatively high.

【0096】その後、所定の方法により犠牲層2を選択
的に除去する。たとえば、犠牲層2が窒化珪素の場合の
除去に、弗酸FHを含むエッチャントを用いたウエット
処理を行う。これにより、図26(A),(B)に示す
ように、サイドウォールSWが残される。図27に示す
ように、サイドウォールSWを完全に埋め込む導電膜
4、たとえば金属,ドープド多結晶珪素またはドープド
非晶質珪素の膜を堆積する。その後、たとえばCMP法
またはその他の方法により、導電膜4の表面から研削お
よび/または研磨を行う。この研削および/または研磨
は、サイドウォールSWが露出したときに導電膜4が複
数に分離し、その後、分離距離が必要な値となるまで行
う。これにより、必要な距離をおいてサイドウォールS
Wにより分離された複数の配線層IL1,IL2が形成
される。
After that, the sacrifice layer 2 is selectively removed by a predetermined method. For example, in the case where the sacrificial layer 2 is silicon nitride, a wet process using an etchant containing hydrofluoric acid FH is performed. As a result, as shown in FIGS. 26A and 26B, the sidewall SW is left. As shown in FIG. 27, a conductive film 4 that completely fills the sidewall SW, for example, a film of metal, doped polycrystalline silicon or doped amorphous silicon is deposited. After that, the surface of the conductive film 4 is ground and / or polished by, for example, the CMP method or another method. This grinding and / or polishing is performed until the conductive film 4 is separated into a plurality when the sidewall SW is exposed, and then the separation distance becomes a required value. As a result, the sidewall S is kept at a necessary distance.
A plurality of wiring layers IL1 and IL2 separated by W are formed.

【0097】第6実施形態では、配線層間の距離がサイ
ドウォール形の誘電体SWの幅で決まるため、配線層間
をフォトリソグラフィの限界より十分小さくすることが
できる。このとき、配線層間距離の制御性も高い。
In the sixth embodiment, since the distance between the wiring layers is determined by the width of the sidewall-shaped dielectric SW, the wiring layers can be made sufficiently smaller than the limit of photolithography. At this time, the controllability of the distance between the wiring layers is also high.

【0098】[第7実施形態]第7実施形態は、本発明
の第3の観点に係る半導体装置に関する。図33に、第
7実施形態に係る配線構造を示す断面図を示す。この配
線構造の平面図は図22(A)と同様であり、当該配線
構造は並行ストライプ状に配置された複数の配線IL
1,IL2からなる。その断面図において、第1形状の
配線IL1と第2形状の配線IL2とが交互に配置され
ること自体は、図22(B)と共通する。
[Seventh Embodiment] The seventh embodiment relates to a semiconductor device according to a third aspect of the present invention. FIG. 33 is a sectional view showing the wiring structure according to the seventh embodiment. A plan view of this wiring structure is similar to that of FIG. 22A, and the wiring structure has a plurality of wirings IL arranged in parallel stripes.
1, IL2. In the cross-sectional view, the fact that the first-shape wiring IL1 and the second-shape wiring IL2 are alternately arranged is common to FIG. 22B.

【0099】第7実施形態における配線分離構造では、
サイドウォールSWのほかに、サイドウォールSWと第
1形状の配線IL1との間に薄い熱酸化膜10が介在し
ていることが、第1実施形態と異なる。熱酸化膜10
は、第1形状の配線IL1がドープド多結晶珪素または
ドープド非晶質珪素からなる場合に、その表面を熱酸化
することで得られる。したがって、膜厚の制御性が極め
て高く、また熱酸化により得られた二酸化珪素であるこ
とから膜質がよい。このため、配線間の絶縁特性が向上
するという利点がある。
In the wiring separation structure according to the seventh embodiment,
In addition to the sidewall SW, the thin thermal oxide film 10 is interposed between the sidewall SW and the first-shaped wiring IL1 unlike the first embodiment. Thermal oxide film 10
When the first shape wiring IL1 is made of doped polycrystalline silicon or doped amorphous silicon, is obtained by thermally oxidizing the surface of the wiring IL1. Therefore, the controllability of the film thickness is extremely high, and the film quality is good because it is silicon dioxide obtained by thermal oxidation. Therefore, there is an advantage that the insulating characteristic between the wirings is improved.

【0100】図28〜図32は、この配線構造の形成に
おける断面図である。図28に示すように、基板SUB
に支持された誘電体1上に、第1形状の配線IL1を最
終的な配線のほぼ2倍のピッチで形成する。この第1形
状の配線IL1は最終的に残されるので、ドープド多結
晶珪素またはドープド非晶質珪素から形成する。
28 to 32 are sectional views showing the formation of this wiring structure. As shown in FIG. 28, the substrate SUB
The first shape wirings IL1 are formed on the dielectric 1 supported by the substrate 1 at a pitch almost twice as large as that of the final wiring. Since the first shape wiring IL1 is finally left, it is formed of doped polycrystalline silicon or doped amorphous silicon.

【0101】図29に示すように、第1形状の配線IL
1の表面を熱酸化して数nm〜数十nm程度の二酸化珪
素からなる熱酸化膜10を形成する。なお、熱酸化に代
えて、加熱による窒化処理または酸化窒化処理を行って
もよい。
As shown in FIG. 29, the first shape wiring IL
The surface of No. 1 is thermally oxidized to form a thermal oxide film 10 made of silicon dioxide having a thickness of several nm to several tens of nm. Note that nitriding treatment or oxynitriding treatment by heating may be performed instead of thermal oxidation.

【0102】その後は、第7実施形態と同様に、誘電体
膜3を堆積し(図30)、これをエッチバックしてサイ
ドウォールSWを形成する(図31)。また、導電膜4
を堆積し(図32)、これを研削および/または研磨し
て複数の配線IL1,IL2を形成する。
After that, similarly to the seventh embodiment, the dielectric film 3 is deposited (FIG. 30), and this is etched back to form the sidewall SW (FIG. 31). In addition, the conductive film 4
Is deposited (FIG. 32), and this is ground and / or polished to form a plurality of wirings IL1 and IL2.

【0103】第7実施形態では、熱酸化等の処理を行う
だけで配線間誘電体の絶縁特性を効果的に向上させるこ
とができる。なお、第1実施形態のように犠牲層を除去
する工程が不要であり、したがって、工程数の増加はな
い。
In the seventh embodiment, it is possible to effectively improve the insulation characteristics of the inter-wiring dielectric simply by performing a process such as thermal oxidation. It should be noted that the step of removing the sacrificial layer as in the first embodiment is unnecessary, and therefore the number of steps does not increase.

【0104】[第8実施形態]第8実施形態は、第6実
施形態の配線形成方法を、不揮発性メモリのワード線の
形成に適用した場合の第1の例を示す。ここでは、NO
R型のメモリセルアレイへの適用を説明する。図34
(A)は、本発明を適用してワード線間距離を縮小した
NOR型メモリセルアレイの平面図である。また、図3
4(B)は図34(A)のA−A線に沿った断面図、図
34(C)は図34(A)B−B線に沿った断面図であ
る。
[Eighth Embodiment] An eighth embodiment shows a first example in which the wiring forming method of the sixth embodiment is applied to the formation of word lines of a nonvolatile memory. Here, NO
The application to the R type memory cell array will be described. FIG. 34
FIG. 3A is a plan view of a NOR type memory cell array in which the distance between word lines is reduced by applying the present invention. Also, FIG.
4B is a sectional view taken along the line AA of FIG. 34A, and FIG. 34C is a sectional view taken along the line BB of FIG. 34A.

【0105】図34(C)に示すように、P型の半導体
基板SUB内の表面側に、N型不純物領域からなるソー
ス・ドレイン領域S/Dが互いに離間して形成されてい
る。ソース・ドレイン領域S/Dは、図34(A)に示
すように、ソース線SL1,SL2,…およびビット線
BL1,BL2,…を構成し、列方向に長いラインをセ
ルアレイ全体で並行ストライプ状に配置したパターンを
有する。サイドウォールSWが、このソース・ドレイン
領域S/Dと直交する方向に長く互いに並行に半導体基
板SUB上に形成されている。
As shown in FIG. 34C, source / drain regions S / D made of N-type impurity regions are formed apart from each other on the surface side in the P-type semiconductor substrate SUB. As shown in FIG. 34 (A), the source / drain regions S / D form source lines SL1, SL2, ... And bit lines BL1, BL2 ,. Has a pattern arranged in. The sidewalls SW are formed on the semiconductor substrate SUB so as to be long and parallel to each other in the direction orthogonal to the source / drain regions S / D.

【0106】サイドウォールSWの表面および半導体基
板SUBの表面を覆って、ゲート誘電体膜GDが形成さ
れている。ゲート誘電体膜GDは、内部に電荷蓄積手段
を含む膜である。本実施形態ではMONOS型メモリト
ランジスタを例示するので、このゲート誘電体膜GD
は、いわゆるONO型の3層の膜からなる。具体的に、
ゲート誘電体膜GDは、最下層のボトム誘電体膜BT
M、中間の電荷トラップ膜CHS、および最上層のトッ
プ誘電膜TOPとからなる。ボトム誘電体膜BTMは、
たとえば、基板表面を熱酸化して形成された熱酸化珪素
膜、熱酸化珪素膜を窒化処理してできた酸化窒化膜から
なる。電荷トラップ膜CHSは、たとえば窒化珪素また
は酸化窒化珪素からなり、内部に離散的な電荷蓄積手段
として電荷トラップを多数含む。トップ誘電膜TOP
は、たとえば酸化珪素膜からなる。なお、いわゆるMN
OS型の場合は、トップ誘電膜TOPが省略され、電荷
トラップ膜CHSが比較的に厚く形成される。また、電
荷蓄積膜として導電層を用いたFG型では、下層から、
ボトム誘電体膜とフローティングゲートを積層し、その
上にさらにONO膜からなるゲート間誘電体膜が積層さ
れることが多い。
A gate dielectric film GD is formed so as to cover the surface of the sidewall SW and the surface of the semiconductor substrate SUB. The gate dielectric film GD is a film including charge storage means inside. In this embodiment, a MONOS type memory transistor will be exemplified, so that the gate dielectric film GD
Is a so-called ONO type three-layer film. Specifically,
The gate dielectric film GD is the bottom dielectric film BT of the lowermost layer.
M, an intermediate charge trap film CHS, and a top dielectric film TOP. The bottom dielectric film BTM is
For example, a thermal silicon oxide film formed by thermally oxidizing the substrate surface, and an oxynitride film formed by nitriding the thermal silicon oxide film. The charge trap film CHS is made of, for example, silicon nitride or silicon oxynitride, and includes a large number of charge traps therein as discrete charge storage means. Top dielectric film TOP
Is made of, for example, a silicon oxide film. The so-called MN
In the case of the OS type, the top dielectric film TOP is omitted and the charge trap film CHS is formed relatively thick. Further, in the FG type using a conductive layer as a charge storage film, from the lower layer,
In many cases, a bottom dielectric film and a floating gate are stacked, and an inter-gate dielectric film made of an ONO film is further stacked thereon.

【0107】このゲート誘電体膜GDは、トータルの厚
さが二酸化珪素換算で十数nm程度である。ゲート誘電
体膜GDの表面の凹部に導電物質が埋め込まれ、これに
よりワード線WL1,WL2,…,WL5,…が形成さ
れている。この図示例では、偶数番目のワード線WL
2,WL4,…が第1形状を有し、奇数番目のワード線
WL1,WL3,…が第2形状を有する。
The gate dielectric film GD has a total thickness of about ten and several nm in terms of silicon dioxide. A conductive material is embedded in the recessed portion of the surface of the gate dielectric film GD, whereby word lines WL1, WL2, ..., WL5 ,. In this illustrated example, the even-numbered word lines WL
2, WL4, ... Have a first shape, and odd-numbered word lines WL1, WL3, ... Have a second shape.

【0108】つぎに、このNOR型メモリセルアレイの
形成手順を、図面を参照しながら説明する。図35〜図
39は、ワード線形成の各ステップにおける断面図(お
よび平面図)である。図35,図37および図38にお
いて(A)に平面図を示し、(B)に(A)のA−A線
に沿った断面図を示す。その他の図面は全てA−A線に
沿った断面図を表している。
Next, the procedure for forming this NOR type memory cell array will be described with reference to the drawings. 35 to 39 are cross-sectional views (and plan views) at each step of word line formation. 35, 37 and 38, a plan view is shown in (A), and a sectional view taken along the line AA of (A) is shown in (B). All the other drawings represent sectional views taken along the line AA.

【0109】まず、半導体基板SUBに、必要に応じ
て、素子間を誘電体分離する層を設け、しきい値電圧調
整用のイオン注入などを行う。その上で、半導体基板上
にレジスト等のマスク層を形成してイオン注入し、活性
化してソース・ドレイン領域S/D(ソース線SL1,
SL2およびビット線BL1,BL2)を形成する。
First, a layer for dielectric isolation between elements is provided on the semiconductor substrate SUB, if necessary, and ion implantation or the like for adjusting the threshold voltage is performed. Then, a mask layer such as a resist is formed on the semiconductor substrate, ions are implanted, and activated to activate the source / drain regions S / D (source lines SL1,
SL2 and bit lines BL1, BL2) are formed.

【0110】図35(A)に示すように、ソース・ドレ
イン領域S/Dに対し直交する並行ストライプ状のパタ
ーンにて、誘電体からなる複数の犠牲層2を基板SUB
上に形成する。複数の犠牲層20は、形成すべきワード
線のほぼ2倍のピッチで互いに並行なストライプ状に形
成する。図36に示すように、この犠牲層20を覆うよ
うに異なる材料の誘電体膜3を堆積する。この誘電体膜
3の材料は、犠牲層20に対しエッチング選択比が高い
材料が選択される。たとえば、犠牲層20を窒化珪素膜
とし、誘電体膜3を二酸化珪素膜とする。また、誘電体
膜3の一部は最終的にサイドウォールとして残るので、
その膜の品質および絶縁特性なども考慮して、材料およ
び形成方法が選択される。
As shown in FIG. 35A, a plurality of sacrificial layers 2 made of a dielectric material are formed on the substrate SUB in a parallel stripe pattern orthogonal to the source / drain regions S / D.
Form on top. The plurality of sacrificial layers 20 are formed in stripes parallel to each other at a pitch approximately twice that of the word line to be formed. As shown in FIG. 36, a dielectric film 3 of a different material is deposited so as to cover the sacrifice layer 20. A material having a high etching selection ratio with respect to the sacrificial layer 20 is selected as the material of the dielectric film 3. For example, the sacrificial layer 20 is a silicon nitride film and the dielectric film 3 is a silicon dioxide film. Moreover, since a part of the dielectric film 3 finally remains as a sidewall,
The material and the forming method are selected in consideration of the quality of the film and the insulating property.

【0111】続いて、誘電体膜3を異方性エッチングに
よりエッチバックする。これにより、図37(A),
(B)に示すように、犠牲層20の側面にサイドウォー
ルSWが形成される。このサイドウォールSWの幅は、
主に犠牲層20の高さと異方性エッチングの条件により
決まる。ただし、異方性がある程度強い場合はエッチン
グ時間が多少ばらついてもサイドウォール幅は余り変化
しないため、均一性は比較的高い。
Subsequently, the dielectric film 3 is etched back by anisotropic etching. As a result, as shown in FIG.
As shown in (B), the sidewall SW is formed on the side surface of the sacrificial layer 20. The width of this sidewall SW is
It is mainly determined by the height of the sacrificial layer 20 and the conditions of anisotropic etching. However, when the anisotropy is strong to some extent, the sidewall width does not change much even if the etching time varies to some extent, and thus the uniformity is relatively high.

【0112】その後、所定の方法により犠牲層20を選
択的に除去する。たとえば犠牲層20が窒化珪素の場合
の除去では、リン酸(H3 PO4 )を含むエッチャント
を用いたウエット処理を行う。これにより、図38
(A),(B)のようにサイドウォールSWが残され
る。
After that, the sacrifice layer 20 is selectively removed by a predetermined method. For example, in the case of removing the sacrifice layer 20 of silicon nitride, a wet process using an etchant containing phosphoric acid (H3 PO4) is performed. As a result, FIG.
Sidewalls SW are left as in (A) and (B).

【0113】図39に示すように、サイドウォールSW
を完全に埋め込む導電膜4、たとえば金属,ドープド多
結晶珪素またはドープド非晶質珪素の膜を堆積する。そ
の後、たとえばCMP法またはその他の方法により、導
電膜4の表面から研削および/または研磨を行う。この
研削および/または研磨は、サイドウォールSWが露出
したときに導電膜4が複数に分離し、その後、分離距離
が必要な値となるまで行う。これにより、必要な距離を
おいてサイドウォールSWにより分離された複数のワー
ド線WL1,WL2,…,WL5,…が形成される。な
お、この研削および/または研磨は、望ましくは、電荷
トラップ膜CHSがワード線ごとに完全に分断されるま
で行う。但し、電荷蓄積膜が導電性材料であるFG型の
場合は、電荷蓄積膜の分断は必須となる。この箇所でフ
ローティングゲートFGが接続されていると、蓄積電荷
が隣のセルに漏洩するのでデータ記憶そのものが不可能
となるからである。また、この部分での電界集中を避け
るためにも、十分に研削および/または研磨を行う必要
がある。
As shown in FIG. 39, the sidewall SW
A conductive film 4 for completely filling the film is deposited, for example, a film of metal, doped polycrystalline silicon or doped amorphous silicon. After that, the surface of the conductive film 4 is ground and / or polished by, for example, the CMP method or another method. This grinding and / or polishing is performed until the conductive film 4 is separated into a plurality when the sidewall SW is exposed, and then the separation distance becomes a required value. As a result, a plurality of word lines WL1, WL2, ..., WL5, .. Note that this grinding and / or polishing is desirably performed until the charge trap film CHS is completely divided into word lines. However, when the charge storage film is an FG type which is a conductive material, the division of the charge storage film is essential. This is because if the floating gate FG is connected at this location, the accumulated charge leaks to the adjacent cell, making it impossible to store data. Further, in order to avoid electric field concentration at this portion, it is necessary to perform sufficient grinding and / or polishing.

【0114】[第9実施形態]第9実施形態は、第6実
施形態の配線形成方法を、不揮発性メモリのワード線の
形成に適用した場合の第2の例を示す。ここでは、NA
ND型のメモリセルアレイへの適用を説明する。図40
は、本発明を適用してワード線間距離を縮小したNAN
D型メモリセルアレイの平面図である。また、図41
(A)は図40のA−A線に沿った断面図、図41
(B)は図41(A)の一部を拡大した断面図である。
[Ninth Embodiment] A ninth embodiment shows a second example in which the wiring forming method of the sixth embodiment is applied to the formation of a word line of a nonvolatile memory. Here, NA
The application to the ND type memory cell array will be described. Figure 40
Is a NAN in which the distance between word lines is reduced by applying the present invention.
It is a top view of a D-type memory cell array. In addition, FIG.
41A is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 40, FIG.
FIG. 41B is an enlarged cross-sectional view of a part of FIG.

【0115】図41(A),図41(B)に示すよう
に、P型の半導体基板SUB上に、第6実施形態とほぼ
同じ断面構造のワード線WL1,WL2,…WLnが形
成されている。すなわち、半導体基板SUB上にサイド
ウォールSWが並行ストライプ状に形成され、サイドウ
ォールSWの表面および半導体基板SUBの表面を覆っ
て、ゲート誘電体膜GDが形成されている。たとえばM
ONOS型メモリトランジスタにおいて、第6実施形態
と同様に、ゲート誘電体膜GDは最下層のボトム誘電体
膜BTM、中間の電荷トラップ膜CHS、および最上層
のトップ誘電膜TOPからなる。このゲート誘電体膜G
Dは、トータルの厚さが二酸化珪素換算で十数nm程度
である。ゲート誘電体膜GDの表面の凹部に導電物質が
埋め込まれ、これによりワード線WL1,WL2,…,
WLnが形成されている。この図示例では、奇数番目の
ワード線WL1,WL3,…が第1形状を有し、偶数番
目のワード線WL2,WL4,…が第2形状を有する。
As shown in FIGS. 41 (A) and 41 (B), word lines WL1, WL2, ... WLn having substantially the same sectional structure as that of the sixth embodiment are formed on the P-type semiconductor substrate SUB. There is. That is, the sidewalls SW are formed in parallel stripes on the semiconductor substrate SUB, and the gate dielectric film GD is formed so as to cover the surfaces of the sidewalls SW and the surface of the semiconductor substrate SUB. For example, M
In the ONOS type memory transistor, as in the sixth embodiment, the gate dielectric film GD is composed of the bottom dielectric film BTM of the lowermost layer, the charge trap film CHS of the middle layer, and the top dielectric film TOP of the uppermost layer. This gate dielectric film G
D has a total thickness of about a dozen nm in terms of silicon dioxide. A conductive material is embedded in the recesses on the surface of the gate dielectric film GD, so that the word lines WL1, WL2, ...
WLn is formed. In this example, the odd-numbered word lines WL1, WL3, ... Have a first shape and the even-numbered word lines WL2, WL4 ,.

【0116】ワード線WL1の外側に、サイドウォール
SWにより分離された制御ゲート線SG1が並行に配置
されている。同様に、ワード線WLnの外側に、サイド
ウォールSWにより分離された制御ゲート線SG2が並
行に配置されている。これらの制御ゲート線SG1,S
G2は、図41(A)ではゲート誘電体膜GDを介して
半導体基板SUBに接しているが、印加バイアス条件に
より、この部分のゲート誘電体膜GDに電荷の注入がな
されない。なお、製造工程が若干複雑になるが、この部
分のみ単層のゲート誘電体膜を形成して、セレクトトラ
ンジスタを通常のMOS型とするとよい。
Outside the word line WL1, the control gate line SG1 separated by the sidewall SW is arranged in parallel. Similarly, the control gate lines SG2 separated by the sidewalls SW are arranged in parallel outside the word lines WLn. These control gate lines SG1 and S
In FIG. 41A, G2 is in contact with the semiconductor substrate SUB via the gate dielectric film GD, but no charge is injected into this portion of the gate dielectric film GD due to the applied bias condition. Although the manufacturing process is slightly complicated, it is advisable to form a single-layer gate dielectric film only in this portion and make the select transistor a normal MOS type.

【0117】このような配線構造に対し、そのサイドウ
ォールSWの下方領域を中心とした基板部分にのみ、N
型不純物領域からなるソース・ドレイン領域S/Dが形
成されている。このソース・ドレイン領域S/Dは、ワ
ード線間またはワード線と制御ゲート線との間にのみ離
散的に形成され、図40における横方向は、図示しない
素子分離層(たとえばLOCOS)により分離されてい
る。制御ゲート線SG1の外側には、N型不純物領域か
らなるドレイン領域DRが形成されている。このドレイ
ン領域DRは、図示しない他のNANDストリングと共
有されている。また、制御ゲート線SG2の外側には、
N型不純物領域からなる共通ソース線CSLが形成され
ている。共通ソース線CSLは、ワード方向に並ぶ1行
分のNANDストリング内、および、ビット方向に隣接
する図示しない他の1行分のNANDストリングとの間
で共有されている。
With respect to such a wiring structure, N is formed only in the substrate portion centered on the region below the sidewall SW.
Source / drain regions S / D formed of type impurity regions are formed. The source / drain regions S / D are discretely formed only between the word lines or between the word lines and the control gate lines, and the lateral direction in FIG. 40 is separated by an element isolation layer (eg, LOCOS) not shown. ing. A drain region DR made of an N-type impurity region is formed outside the control gate line SG1. The drain region DR is shared with another NAND string (not shown). Further, outside the control gate line SG2,
A common source line CSL made of an N-type impurity region is formed. The common source line CSL is shared within one row of NAND strings arranged in the word direction and with another one row of NAND strings (not shown) adjacent in the bit direction.

【0118】これらNANDストリングを構成するトラ
ンジスタ上に、層間絶縁膜INTが形成されている。層
間絶縁膜INT上にビット線BL1,BL2が並行スト
ライプ状に配置されている。層間絶縁膜INTに形成さ
れたビットコンタクトBCによって、各ビット線が、対
応するドレイン領域DRに接続されている。
An interlayer insulating film INT is formed on the transistors forming these NAND strings. Bit lines BL1 and BL2 are arranged in parallel stripes on the interlayer insulating film INT. Each bit line is connected to the corresponding drain region DR by the bit contact BC formed in the interlayer insulating film INT.

【0119】つぎに、このNOR型メモリセルアレイの
形成手順を、図面を参照しながら説明する。図42〜図
49は、ワード線形成の各ステップにおける断面図(お
よび平面図)である。図42,図44,図45,図47
および図49において(A)に平面図を示し、(B)に
(A)のA−A線に沿った断面図を示す。その他の図面
は全てA−A線に沿った断面図を表している。
Next, the procedure for forming this NOR type memory cell array will be described with reference to the drawings. 42 to 49 are cross-sectional views (and plan views) at each step of word line formation. 42, 44, 45, 47
49A shows a plan view and FIG. 49B shows a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. All the other drawings represent sectional views taken along the line AA.

【0120】まず、半導体基板SUBに、必要に応じ
て、素子分離層を設け、しきい値電圧調整用のイオン注
入などを行う。
First, if necessary, an element isolation layer is provided on the semiconductor substrate SUB, and ion implantation for adjusting the threshold voltage is performed.

【0121】図42(A)に示すように、並行ストライ
プ状のパターンにて、誘電体からなる複数の犠牲層30
を基板SUB上に形成する。複数の犠牲層30は、形成
すべきワード線のほぼ2倍のピッチで互いに並行なスト
ライプ状に形成する。図43に示すように、この犠牲層
30を覆うように異なる材料の誘電体膜3を堆積する。
この誘電体膜3の材料は、犠牲層30に対しエッチング
選択比が高い材料が選択される。たとえば、犠牲層30
を窒化珪素膜とし、誘電体膜3を二酸化珪素膜とする。
また、誘電体膜3の一部は最終的にサイドウォールとし
て残るので、その膜の品質および絶縁特性なども考慮し
て、材料および形成方法が選択される。
As shown in FIG. 42A, a plurality of sacrificial layers 30 made of a dielectric material are formed in a parallel stripe pattern.
Are formed on the substrate SUB. The plurality of sacrificial layers 30 are formed in stripes parallel to each other at a pitch that is approximately twice the pitch of the word line to be formed. As shown in FIG. 43, a dielectric film 3 of a different material is deposited so as to cover the sacrifice layer 30.
A material having a high etching selection ratio with respect to the sacrificial layer 30 is selected as the material of the dielectric film 3. For example, the sacrificial layer 30
Is a silicon nitride film and the dielectric film 3 is a silicon dioxide film.
Further, since a part of the dielectric film 3 finally remains as a sidewall, the material and the forming method are selected in consideration of the quality of the film and the insulating property.

【0122】続いて、誘電体膜3を異方性エッチングに
よりエッチバックする。これにより、図44(A),図
44(B)に示すように、犠牲層30の側面にサイドウ
ォールSWが形成される。このサイドウォールSWの幅
は、主に犠牲層30の高さと異方性エッチングの条件に
より決まる。ただし、異方性がある程度強い場合はエッ
チング時間が多少ばらついてもサイドウォール幅は余り
変化しないため、均一性は比較的高い。
Subsequently, the dielectric film 3 is etched back by anisotropic etching. Thereby, as shown in FIGS. 44A and 44B, the sidewall SW is formed on the side surface of the sacrifice layer 30. The width of the sidewall SW is mainly determined by the height of the sacrificial layer 30 and the anisotropic etching conditions. However, when the anisotropy is strong to some extent, the sidewall width does not change much even if the etching time varies to some extent, and thus the uniformity is relatively high.

【0123】その後、所定の方法により犠牲層30を選
択的に除去する。たとえば、犠牲層3が窒化珪素の場合
の除去では、リン酸(HPO)を含むエッチャント
を用いたウエット処理を行う。これにより、図45
(A),図45(B)のようにサイドウォールSWが残
される。
After that, the sacrifice layer 30 is selectively removed by a predetermined method. For example, in the case of removing the sacrificial layer 3 from silicon nitride, a wet process using an etchant containing phosphoric acid (H 3 PO 4 ) is performed. As a result, FIG.
As shown in FIGS. 45A and 45B, the sidewall SW is left.

【0124】図46に示すように、サイドウォールSW
を完全に埋め込む導電膜4、たとえば金属,ドープド多
結晶珪素またはドープド非晶質珪素の膜を堆積する。そ
の後、たとえばCMP法またはその他の方法により、導
電膜4の表面から研削および/または研磨を行う。この
研削および/または研磨は、サイドウォールSWが露出
したときに導電膜4が複数に分離し、その後、分離距離
が必要な値となるまで行う。これにより、図47
(A),図47(B)に示すように、必要な距離をおい
てサイドウォールSWにより分離された複数のワード線
WL1,WL2,…,WLnおよび制御ゲート線SG
1,SG2が形成される。なお、この研削および/また
は研磨は、望ましくは、電荷トラップ膜CHSがワード
線ごとに完全に分断されるまで行う。但し、電荷蓄積膜
が導電性材料であるFG型の場合は、電荷蓄積膜の分断
は必須となる。この箇所でフローティングゲートFGが
接続されていると、蓄積電荷が隣のセルに漏洩するので
データ記憶そのものが不可能となるからである。また、
この部分での電界集中を避けるためにも、十分に研削お
よび/または研磨を行う必要がある。
As shown in FIG. 46, the sidewall SW
A conductive film 4 for completely filling the film is deposited, for example, a film of metal, doped polycrystalline silicon or doped amorphous silicon. After that, the surface of the conductive film 4 is ground and / or polished by, for example, the CMP method or another method. This grinding and / or polishing is performed until the conductive film 4 is separated into a plurality when the sidewall SW is exposed, and then the separation distance becomes a required value. As a result, FIG.
(A) and FIG. 47 (B), the plurality of word lines WL1, WL2, ..., WLn and the control gate line SG separated by the sidewall SW at a necessary distance.
1, SG2 are formed. Note that this grinding and / or polishing is desirably performed until the charge trap film CHS is completely divided into word lines. However, when the charge storage film is an FG type which is a conductive material, the division of the charge storage film is essential. This is because if the floating gate FG is connected at this location, the accumulated charge leaks to the adjacent cell, making it impossible to store data. Also,
In order to avoid the electric field concentration at this portion, it is necessary to perform sufficient grinding and / or polishing.

【0125】図48に示すように、制御ゲート線SG
1,SG2が所定のライン幅となるように、ワード線W
L1,WL2,…,WLnおよび制御ゲート線SG1,
SG2の一部を覆うマスク層を形成し、エッチングし
て、マスク層の周辺部分を選択的に除去する。マスク層
を除去した後に、N型不純物を半導体基板SUBにイオ
ン注入する。このとき、配線層部分ではイオンが透過し
ないがサイドウォール部分でイオンが透過して基板に達
するようにイオン注入条件を決める。これにより、ソー
ス・ドレイン領域S/D、ドレイン領域DRおよび共通
ソース線CSLが同時に形成される。このとき、予め形
成しておいた素子分離層もイオン注入時のマスクとして
機能する。なお、このイオン注入条件の最適化だけでは
所望の濃度および深さを有したソース・ドレイン領域S
/Dの形成が困難な場合には、一旦サイドウォールSW
を除去し、イオン注入後に、このサイドウォール形の空
間に再び誘電体物質を埋め込むようにしてもよい。
As shown in FIG. 48, the control gate line SG
1, SG2 have a predetermined line width so that the word line W
, WLn and control gate lines SG1,
A mask layer that covers a portion of SG2 is formed and etched to selectively remove the peripheral portion of the mask layer. After removing the mask layer, N-type impurities are ion-implanted into the semiconductor substrate SUB. At this time, the ion implantation conditions are determined so that the ions do not permeate in the wiring layer portion but the ions permeate in the sidewall portion and reach the substrate. As a result, the source / drain region S / D, the drain region DR, and the common source line CSL are simultaneously formed. At this time, the element isolation layer formed in advance also functions as a mask during ion implantation. The source / drain region S having a desired concentration and depth can be obtained only by optimizing the ion implantation conditions.
If it is difficult to form / D, temporarily switch the sidewall SW
May be removed, and the dielectric material may be embedded again in the sidewall-shaped space after the ion implantation.

【0126】その後は、層間絶縁膜INTの堆積、ビッ
トコンタクトBCの形成、ビット線の形成を経て、当該
不揮発性メモリを完成させる。
After that, the nonvolatile memory is completed by depositing an interlayer insulating film INT, forming a bit contact BC, and forming a bit line.

【0127】[第10実施形態]第10実施形態は、不
揮発性メモリのワード線形成の第1の変形例を示す。図
50(A)〜図50(C)および図51(A)〜図51
(D)は、ワード線部分を中心に示す線幅方向の断面図
である。この実施形態は、第8および第9実施形態のい
ずれのメモリセルアレイ方式にも適用できる。
[Tenth Embodiment] The tenth embodiment shows a first modification of the word line formation of the nonvolatile memory. 50 (A) to 50 (C) and 51 (A) to 51
(D) is a cross-sectional view in the line width direction centering on the word line portion. This embodiment can be applied to any of the memory cell array systems of the eighth and ninth embodiments.

【0128】第10実施形態における配線分離構造で
は、図51(D)に示すように、サイドウォールSWの
ほかに、第1形状のワード線WL2,WL4,…側のゲ
ート誘電体膜GDとサイドウォールSWとの間に、薄い
熱酸化膜10が介在していることが第8および第9実施
形態と異なる。熱酸化膜10は、ドープド多結晶珪素ま
たはドープド非晶質珪素の表面を熱酸化することで得ら
れる。したがって、膜厚の制御性が極めて高く、また熱
酸化により得られた二酸化珪素であることから膜質がよ
い。このため、配線間の絶縁特性が向上するという利点
がある。
In the wiring isolation structure of the tenth embodiment, as shown in FIG. 51D, in addition to the sidewall SW, the gate dielectric film GD and the side of the first shape word lines WL2, WL4, ... The thin thermal oxide film 10 is interposed between the wall SW and the wall SW, which is different from the eighth and ninth embodiments. Thermal oxide film 10 is obtained by thermally oxidizing the surface of doped polycrystalline silicon or doped amorphous silicon. Therefore, the controllability of the film thickness is extremely high, and the film quality is good because it is silicon dioxide obtained by thermal oxidation. Therefore, there is an advantage that the insulating characteristic between the wirings is improved.

【0129】この配線構造の形成では、まず、図50
(A)に示すように、基板SUB上に犠牲層40を最終
的な配線のほぼ2倍のピッチで形成する。この犠牲層4
0はドープド多結晶珪素またはドープド非晶質珪素から
形成する。図50(B)に示すように、犠牲層40の表
面を熱酸化して数nm〜数十nm程度の二酸化珪素から
なる熱酸化膜10を形成する。なお、熱酸化に代えて、
加熱による窒化処理または酸化窒化処理を行ってもよ
い。
In the formation of this wiring structure, first, as shown in FIG.
As shown in (A), the sacrificial layer 40 is formed on the substrate SUB at a pitch almost twice that of the final wiring. This sacrificial layer 4
0 is formed of doped polycrystalline silicon or doped amorphous silicon. As shown in FIG. 50B, the surface of the sacrificial layer 40 is thermally oxidized to form the thermal oxide film 10 made of silicon dioxide having a thickness of several nm to several tens nm. Instead of thermal oxidation,
Nitriding treatment or oxynitriding treatment by heating may be performed.

【0130】その後は、第8,第9実施形態と同様に、
誘電体膜3を堆積し(図50(C))、これをエッチバ
ックしてサイドウォールSWを形成する(図51
(A))。また、犠牲層40の上面を露出させてから犠
牲層40を選択的に除去し(図51(B))、導電膜4
を堆積し(図51(C))、これを研削および/または
研磨して複数のワード線WL1〜WL5を形成する(図
51(D))。
After that, as in the eighth and ninth embodiments,
Dielectric film 3 is deposited (FIG. 50 (C)) and is etched back to form sidewall SW (FIG. 51).
(A)). Further, after exposing the upper surface of the sacrificial layer 40, the sacrificial layer 40 is selectively removed (FIG. 51B), and the conductive film 4 is formed.
Is deposited (FIG. 51C), and this is ground and / or polished to form a plurality of word lines WL1 to WL5 (FIG. 51D).

【0131】第10実施形態では、熱酸化等の処理を行
うだけでワード線間誘電体の絶縁特性を効果的に向上さ
せることができる。なお、犠牲層40がサイドウォール
等と異なり導電物質からなるため選択エッチングが容易
であるという利点がある。
In the tenth embodiment, the insulation characteristics of the inter-word line dielectric can be effectively improved only by performing the process such as thermal oxidation. Since the sacrificial layer 40 is made of a conductive material unlike the sidewalls, there is an advantage that selective etching is easy.

【0132】[第11実施形態]第11実施形態は、不
揮発性メモリのワード線形成の第2の変形例を示す。図
52(A)〜図52(C)および図53(A)〜図53
(C)は、ワード線部分を中心に示す線幅方向の断面図
である。この実施形態は、第8および第9実施形態のい
ずれのメモリセルアレイ方式にも適用できる。
[Eleventh Embodiment] The eleventh embodiment shows a second modification of the word line formation of the nonvolatile memory. 52 (A) to 52 (C) and 53 (A) to 53
(C) is a cross-sectional view in the line width direction centering on the word line portion. This embodiment can be applied to any of the memory cell array systems of the eighth and ninth embodiments.

【0133】第11実施形態における配線分離構造で
は、図53(C)に示すように、電荷蓄積能力を有した
誘電体膜として、第1形状のワード線WL2,WL4,
…と基板SUBとの間、サイドウォールSWと基板SU
Bとの間に存在する第1のゲート誘電体膜GD1と、第
2形状のワード線WL1,WL3,…と基板SUBとの
間に存在する第2のゲート誘電体膜GD2とを有する。
また、第1形状のワード線WL2,WL4,…とサイド
ウォールSWとの間に、薄い熱酸化膜10が介在してい
る。これらの点で、第8および第9の実施形態と異な
る。第1のゲート誘電体膜GD1と第2のゲート誘電体
膜GD2は、膜構造の仕様は同じである。熱酸化膜10
は、第1形状のワード線WL2,WL4,…がドープド
多結晶珪素またはドープド非晶質珪素からなる場合に、
その表面を熱酸化することで得られる。したがって、膜
厚の制御性が極めて高く、また熱酸化により得られた二
酸化珪素であることから膜質がよい。このため、配線間
の絶縁特性が向上するという利点がある。
In the wiring isolation structure of the eleventh embodiment, as shown in FIG. 53C, the word lines WL2, WL4 of the first shape are used as the dielectric film having the charge storage ability.
... and the substrate SUB, the sidewall SW and the substrate SU
B has a first gate dielectric film GD1 and a second gate dielectric film GD2 existing between the second shape word lines WL1, WL3, ... And the substrate SUB.
Further, a thin thermal oxide film 10 is interposed between the first shape word lines WL2, WL4, ... And the sidewall SW. These points are different from the eighth and ninth embodiments. The first gate dielectric film GD1 and the second gate dielectric film GD2 have the same film structure specifications. Thermal oxide film 10
When the first shape word lines WL2, WL4, ... Are made of doped polycrystalline silicon or doped amorphous silicon,
It is obtained by thermally oxidizing the surface. Therefore, the controllability of the film thickness is extremely high, and the film quality is good because it is silicon dioxide obtained by thermal oxidation. Therefore, there is an advantage that the insulating characteristic between the wirings is improved.

【0134】この配線構造の形成では、まず、図52
(A)に示すように、基板SUB上に第1のゲート誘電
体膜GD1を形成し、その上に第1形状のワード線WL
2,WL4,…を最終的なピッチのほぼ2倍のピッチで
形成する。この第1形状のワード線WL2,WL4,…
はドープド多結晶珪素またはドープド非晶質珪素から形
成する。図52(B)に示すように、第1形状のワード
線WL2,WL4,…の表面を熱酸化して数nm〜数十
nm程度の二酸化珪素からなる熱酸化膜10を形成す
る。なお、熱酸化に代えて、加熱による窒化処理または
酸化窒化処理を行ってもよい。
In forming this wiring structure, first, as shown in FIG.
As shown in (A), a first gate dielectric film GD1 is formed on a substrate SUB, and a first shape word line WL is formed thereon.
2, WL4, ... Are formed at a pitch that is approximately twice the final pitch. The first shape word lines WL2, WL4, ...
Is formed of doped polycrystalline silicon or doped amorphous silicon. As shown in FIG. 52B, the surfaces of the first shape word lines WL2, WL4, ... Are thermally oxidized to form a thermal oxide film 10 made of silicon dioxide and having a thickness of several nm to several tens of nm. Note that nitriding treatment or oxynitriding treatment by heating may be performed instead of thermal oxidation.

【0135】その後は、第8,第9実施形態と同様に、
誘電体膜3を堆積し(図52(C))、これをエッチバ
ックしてサイドウォールSWを形成する(図53
(A))。
After that, as in the eighth and ninth embodiments,
Dielectric film 3 is deposited (FIG. 52C), and this is etched back to form sidewall SW (FIG. 53).
(A)).

【0136】ここで、第11実施形態では、図53
(A)に示すように、第1形状のワード線WL2,WL
4,…とサイドウォールSWとをマスクとして、その周
囲の第1のゲート誘電体膜GD1を除去する。その後、
第2のゲート誘電体膜GD2を全面に形成した後、導電
膜4を堆積し(図53(B))、これを研削および/ま
たは研磨して複数のワード線WL1〜WL5を形成する
(図53(C))。
Here, in the eleventh embodiment, FIG.
As shown in (A), the first shape word lines WL2, WL
, And the sidewall SW are used as a mask to remove the first gate dielectric film GD1 around the mask. afterwards,
After forming the second gate dielectric film GD2 on the entire surface, a conductive film 4 is deposited (FIG. 53 (B)), and this is ground and / or polished to form a plurality of word lines WL1 to WL5 (FIG. 53B). 53 (C)).

【0137】第11実施形態では、熱酸化等の処理を行
うだけでワード線間誘電体の絶縁特性を効果的に向上さ
せることができる。また、ゲート誘電体膜の一部除去と
再形成の工程が追加されるが、第1形状のワード線は除
去しないので、工程数としては大きく変わらない。
In the eleventh embodiment, the insulation characteristics of the inter-word line dielectric can be effectively improved only by performing the process such as thermal oxidation. Further, although steps for partially removing and re-forming the gate dielectric film are added, the number of steps does not change greatly because the word line of the first shape is not removed.

【0138】[0138]

【発明の効果】本発明に係る半導体装置によれば、例え
ば半導体メモリ装置のワード線などの配線間距離をフォ
トリソグラフィの限界を越えて配線幅より大幅に小さく
でき、その結果、無駄なスペースが削減されている。と
くに、この配線分離構造をメモリセルアレイのワード線
間分離に適用した場合、各メモリセルの列方向の寸法を
大幅に小さくでき、その分、ビットコストが大きく削減
された。また、ワード線ピッチが狭いにも関わらず電極
取り出しが可能である。
According to the semiconductor device of the present invention, the distance between wirings such as word lines of a semiconductor memory device can be made much smaller than the wiring width, exceeding the limit of photolithography, and as a result, useless space is saved. Has been reduced. In particular, when this wiring isolation structure is applied to the isolation between word lines of a memory cell array, the dimension of each memory cell in the column direction can be significantly reduced, and the bit cost is greatly reduced accordingly. Further, the electrodes can be taken out even though the word line pitch is narrow.

【0139】本発明に係る半導体装置の製造方法では、
上述した配線分離構造が、特殊なプロセスを用いること
なく、通常のフォトリソグラフィ技術およびエッチング
技術などを用いて容易に形成できる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
The wiring isolation structure described above can be easily formed by using ordinary photolithography technology and etching technology without using a special process.

【0140】上記配線間距離は、誘電体膜厚および/ま
たはサイドウォール形誘電体の幅で規定される。誘電体
膜は、良く知られているように非常に高い精度で制御で
きる。また、サイドウォール形の誘電体の幅は、犠牲層
または第1形状の配線の高さと誘電体のエッチング条件
で制御できる。サイドウォール形の誘電体の形成時のエ
ッチングは、通常、異方性の強い条件で行うことから、
エッチング時間が多少ばらついてもサイドウォール幅の
バラツキは小さい。したがって、サイドウォール形の誘
電体の幅の均一性は比較的高い。また、サイドウォール
形の誘電体のほかに誘電体膜が介在する場合でも、その
幅は膜厚で決まるため極めて均一である。以上より、配
線間距離のバラツキはかなり小さい。
The distance between the wirings is defined by the dielectric film thickness and / or the width of the sidewall type dielectric. Dielectric films can be controlled with very high precision, as is well known. Further, the width of the sidewall-shaped dielectric can be controlled by the height of the sacrificial layer or the wiring of the first shape and the etching conditions of the dielectric. Etching during formation of the sidewall-type dielectric is usually performed under highly anisotropic conditions.
Even if the etching time varies a little, the variation in the sidewall width is small. Therefore, the width uniformity of the sidewall dielectric is relatively high. Further, even when a dielectric film is interposed in addition to the sidewall type dielectric, the width is extremely uniform because it is determined by the film thickness. From the above, the variation in the distance between the wirings is quite small.

【0141】また、本発明に係る製造方法では、基板ダ
メージの導入,第1ワード線のエッチングを極力抑える
ことができる。基板表面エッチングの導入により、第1
ワード線と第2ワード線とに2回に分けて形成すること
による電荷蓄積膜の膜厚変動を有効に抑制し、特性の変
動を防止している。さらに、第2ワード線の電気的分離
(残渣除去)工程を有し、その結果、第2ワード線形成
時にオーバーエッチングを必要最小にしてワード線間の
絶縁分離特性を高いレベルで維持できる。また、特に読
み出し時におけるリーク電流を抑制または防止できる。
Further, in the manufacturing method according to the present invention, the introduction of substrate damage and the etching of the first word line can be suppressed as much as possible. By introducing substrate surface etching,
The film thickness variation of the charge storage film caused by forming the word line and the second word line twice is effectively suppressed, and the characteristic variation is prevented. Further, the method has an electric isolation (residue removal) step of the second word lines, and as a result, it is possible to maintain the insulation isolation characteristics between the word lines at a high level by minimizing overetching when forming the second word lines. In addition, it is possible to suppress or prevent a leak current particularly at the time of reading.

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

【図1】第1実施形態に係るVG型メモリセルアレイを
有した半導体メモリ装置の構成を示す平面図と断面図で
ある。
FIG. 1 is a plan view and a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor memory device having a VG type memory cell array according to a first embodiment.

【図2】第1実施形態に係る半導体メモリ装置の製造に
おいて、第1ワード線の形成後の断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view after formation of the first word line in the manufacturing of the semiconductor memory device according to the first embodiment.

【図3】第1実施形態に係る半導体メモリ装置の製造に
おいて、基板エッチング時の断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view at the time of etching a substrate in manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment.

【図4】第1実施形態に係る半導体メモリ装置の製造に
おいて、2回目のゲート誘電体膜を形成後の断面図であ
る。
FIG. 4 is a cross-sectional view after the second gate dielectric film is formed in the manufacturing of the semiconductor memory device according to the first embodiment.

【図5】第1実施形態に係る半導体メモリ装置の製造に
おいて、第2ワード線の加工マスク用のレジストパター
ンの形成後の断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view after forming a resist pattern for a processing mask of a second word line in the manufacturing of the semiconductor memory device according to the first embodiment.

【図6】第2実施形態に係るNAND型メモリセルアレ
イを有した半導体メモリ装置の構成を示す平面図であ
る。
FIG. 6 is a plan view showing a configuration of a semiconductor memory device having a NAND type memory cell array according to a second embodiment.

【図7】第2実施形態に係るNAND型メモリセルアレ
イを有した半導体メモリ装置の構成を示す断面図と、そ
の拡大図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor memory device having a NAND memory cell array according to the second embodiment and an enlarged view thereof.

【図8】第2実施形態に係る半導体メモリ装置の製造に
おいて、第1ワード線の形成後の断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view after formation of a first word line in the manufacturing of the semiconductor memory device according to the second embodiment.

【図9】第2実施形態に係る半導体メモリ装置の製造に
おいて、基板エッチング時の断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view at the time of etching a substrate in manufacturing the semiconductor memory device according to the second embodiment.

【図10】第2実施形態に係る半導体メモリ装置の製造
において、2回目のゲート誘電体膜を形成後の断面図で
ある。
FIG. 10 is a cross-sectional view after the second gate dielectric film is formed in the manufacturing of the semiconductor memory device according to the second embodiment.

【図11】第2実施形態に係る半導体メモリ装置の製造
において、第2ワード線の加工マスク用のレジストパタ
ーンの形成後の断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view after forming a resist pattern for a processing mask of a second word line in manufacturing the semiconductor memory device according to the second embodiment.

【図12】第1および第2実施形態に係る製造方法にお
いて基板エッチングの必要性を説明するために、RTN
の有無による熱酸化膜の膜厚変動を調べた際の測定結果
を示すグラフである。
FIG. 12 is an RTN for explaining the necessity of substrate etching in the manufacturing method according to the first and second embodiments.
7 is a graph showing the measurement results when the change in film thickness of the thermal oxide film due to the presence or absence of is examined.

【図13】第3実施形態に係る不揮発性メモリ装置の製
造において、第1ワード線のパターンニング後の断面図
である。
FIG. 13 is a cross-sectional view after patterning the first word line in the manufacture of the nonvolatile memory device according to the third embodiment.

【図14】第3実施形態に係る不揮発性メモリ装置の製
造において、熱酸化膜の形成後の断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view after forming a thermal oxide film in the manufacture of the nonvolatile memory device according to the third embodiment.

【図15】第3実施形態に係る不揮発性メモリ装置の製
造において、熱酸化膜の形成後の断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view after formation of a thermal oxide film in the manufacture of the nonvolatile memory device according to the third embodiment.

【図16】第4実施形態に係る不揮発性メモリ装置の製
造において、解決しようとする第1〜第3実施形態の課
題を示す断面図と平面図である。
16A and 16B are a cross-sectional view and a plan view showing the problems of the first to third embodiments to be solved in manufacturing the nonvolatile memory device according to the fourth embodiment.

【図17】第4実施形態に係る不揮発性半導体メモリ装
置のメモリセルアレイ周囲のワード線の平面パターンを
示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing a plane pattern of word lines around a memory cell array in the nonvolatile semiconductor memory device according to the fourth embodiment.

【図18】第5実施形態に係るリーク防止の第1の方法
において、残渣の除去箇所を示す不揮発性メモリ装置の
ワード線パターンの平面図である。
FIG. 18 is a plan view of a word line pattern of a non-volatile memory device showing a residue removal portion in a first method for preventing leakage according to a fifth embodiment.

【図19】第5実施形態に係るリーク防止の第1の方法
を用いた残渣除去後の様子を示す、図18のA−A線に
沿った不揮発性メモリ装置の断面図である。
FIG. 19 is a cross-sectional view of the nonvolatile memory device taken along the line AA of FIG. 18, showing a state after removing the residue using the first method for preventing leakage according to the fifth embodiment.

【図20】第5実施形態に係るリーク防止の第2の方法
を適用した場合の不揮発性メモリ装置のワード線パター
ンの平面図である。
FIG. 20 is a plan view of a word line pattern of a non-volatile memory device when the second method of leak prevention according to the fifth embodiment is applied.

【図21】第5実施形態に係るリーク防止の第3の方法
を適用した不揮発性メモリ装置の構成を示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing a configuration of a non-volatile memory device to which a third method of leak prevention according to the fifth embodiment is applied.

【図22】第6実施形態に係る半導体装置の配線構造を
示す、平面図と、A−A線に沿った断面図である。
FIG. 22 is a plan view and a cross-sectional view taken along the line AA showing the wiring structure of the semiconductor device according to the sixth embodiment.

【図23】第6実施形態に係る半導体装置の製造におい
て、犠牲層形成後の平面図とA−A線に沿った断面図で
ある。
FIG. 23 is a plan view after formation of a sacrifice layer and a cross-sectional view taken along the line AA in the manufacturing of the semiconductor device according to the sixth embodiment.

【図24】第6実施形態に係る半導体装置の製造におい
て、誘電体堆積後の断面図である。
FIG. 24 is a cross-sectional view after dielectric deposition in the manufacturing of the semiconductor device according to the sixth embodiment.

【図25】第6実施形態に係る半導体装置の製造におい
て、サイドウォール形成後の平面図とA−A線に沿った
断面図である。
FIG. 25 is a plan view after formation of a sidewall and a cross-sectional view taken along the line AA in the manufacturing of the semiconductor device according to the sixth embodiment.

【図26】第6実施形態に係る半導体装置の製造におい
て、犠牲層除去後の平面図とA−A線に沿った断面図で
ある。
FIG. 26 is a plan view after removing a sacrifice layer and a cross-sectional view taken along the line AA in the manufacturing of the semiconductor device according to the sixth embodiment.

【図27】第6実施形態に係る半導体装置の製造におい
て、導電膜堆積後の断面図である。
FIG. 27 is a cross-sectional view after a conductive film is deposited in the manufacturing of the semiconductor device according to the sixth embodiment.

【図28】第7実施形態に係る半導体装置の製造におい
て、第1形状の配線形成後の断面図である。
FIG. 28 is a cross-sectional view after the formation of the first shape wiring in the manufacturing of the semiconductor device according to the seventh embodiment.

【図29】第7実施形態に係る半導体装置の製造におい
て、熱酸化膜形成後の断面図である。
FIG. 29 is a cross-sectional view after forming a thermal oxide film in the manufacturing of the semiconductor device according to the seventh embodiment.

【図30】第7実施形態に係る半導体装置の製造におい
て、誘電体堆積後の断面図である。
FIG. 30 is a cross-sectional view after dielectric deposition in the manufacturing of the semiconductor device according to the seventh embodiment.

【図31】第7実施形態に係る半導体装置の製造におい
て、サイドウォール形成後断面図である。
FIG. 31 is a sectional view after formation of sidewalls in the manufacturing of the semiconductor device according to the seventh embodiment.

【図32】第7実施形態に係る半導体装置の製造におい
て、導電膜堆積後の断面図である。
FIG. 32 is a cross-sectional view after depositing a conductive film in the manufacturing of the semiconductor device according to the seventh embodiment.

【図33】第7実施形態に係る半導体装置の配線構造を
示す断面図である。
FIG. 33 is a cross-sectional view showing the wiring structure of the semiconductor device according to the seventh embodiment.

【図34】第8実施形態に係るNOR型メモリセルアレ
イの平面図と、A−A線およびB−B線に沿った断面図
である。
FIG. 34 is a plan view of a NOR type memory cell array according to an eighth embodiment and a cross-sectional view taken along line AA and line BB.

【図35】第8実施形態に係る半導体装置の製造におい
て、犠牲層形成後の平面図とA−A線に沿った断面図で
ある。
FIG. 35 is a plan view after formation of a sacrifice layer and a cross-sectional view taken along the line AA in the manufacture of the semiconductor device according to the eighth embodiment.

【図36】第8実施形態に係る半導体装置の製造におい
て、誘電体堆積後の断面図である。
FIG. 36 is a cross-sectional view after dielectric deposition in the manufacturing of the semiconductor device according to the eighth embodiment.

【図37】第8実施形態に係る半導体装置の製造におい
て、サイドウォール形成後の平面図とA−A線に沿った
断面図である。
37A and 37B are a plan view and a cross-sectional view taken along the line AA after formation of sidewalls in the manufacturing of the semiconductor device according to the eighth embodiment.

【図38】第8実施形態に係る半導体装置の製造におい
て、犠牲層除去後の平面図とA−A線に沿った断面図で
ある。
38A and 38B are a plan view and a cross-sectional view taken along the line AA after the sacrifice layer is removed in the manufacturing of the semiconductor device according to the eighth embodiment.

【図39】第8実施形態に係る半導体装置の製造におい
て、導電膜堆積後の断面図である。
FIG. 39 is a cross-sectional view after the conductive film is deposited in the manufacturing of the semiconductor device according to the eighth embodiment.

【図40】第9実施形態に係るNAND型メモリセルア
レイの平面図である。
FIG. 40 is a plan view of a NAND memory cell array according to a ninth embodiment.

【図41】第9実施形態に係るNAND形メモリセルア
レイのA−A線に沿った断面図と、その一部拡大図であ
る。
FIG. 41 is a cross-sectional view taken along the line AA of the NAND memory cell array according to the ninth embodiment and a partially enlarged view thereof.

【図42】第9実施形態に係る半導体装置の製造におい
て、犠牲層形成後の平面図とA−A線に沿った断面図で
ある。
42A and 42B are a plan view and a cross-sectional view taken along the line AA after the sacrifice layer is formed in the manufacturing of the semiconductor device according to the ninth embodiment.

【図43】第9実施形態に係る半導体装置の製造におい
て、誘電体堆積後の断面図である。
FIG. 43 is a cross-sectional view after dielectric deposition in the manufacturing of the semiconductor device according to the ninth embodiment.

【図44】第9実施形態に係る半導体装置の製造におい
て、サイドウォール形成後の平面図とA−A線に沿った
断面図である。
44A and 44B are a plan view and a cross-sectional view taken along the line AA after formation of sidewalls in the manufacturing of the semiconductor device according to the ninth embodiment.

【図45】第9実施形態に係る半導体装置の製造におい
て、犠牲層除去後の平面図とA−A線に沿った断面図で
ある。
FIG. 45 is a plan view after removal of a sacrifice layer and a cross-sectional view taken along the line AA in the manufacturing of the semiconductor device according to the ninth embodiment.

【図46】第9実施形態に係る半導体装置の製造におい
て、導電膜堆積後の断面図である。
FIG. 46 is a cross-sectional view after depositing a conductive film in the manufacturing of the semiconductor device according to the ninth embodiment.

【図47】第9実施形態に係る半導体装置の製造におい
て、ワード線形成後の平面図とA−A線に沿った断面図
である。
47A and 47B are a plan view after formation of word lines and a cross-sectional view taken along the line AA in the manufacture of the semiconductor device according to the ninth embodiment.

【図48】第9実施形態に係る半導体装置の製造におい
て、選択ゲート線加工後の断面図である。
FIG. 48 is a cross-sectional view after processing a select gate line in manufacturing the semiconductor device according to the ninth embodiment.

【図49】第9実施形態に係る半導体装置の製造におい
て、ソース・ドレイン領域形成後の平面図とA−A線に
沿った断面図である。
FIG. 49 is a plan view after formation of source / drain regions and a cross-sectional view taken along the line AA in the manufacturing of the semiconductor device according to the ninth embodiment.

【図50】第10実施形態に係る半導体装置の製造にお
いて、誘電体堆積までを示す断面図である。
FIG. 50 is a sectional view showing the process up to dielectric deposition in the manufacturing of the semiconductor device according to the tenth embodiment.

【図51】第10実施形態に係る半導体装置の製造にお
いて、ワード線形成までを示す断面図である。
FIG. 51 is a cross-sectional view showing the formation of word lines in the manufacturing of the semiconductor device according to the tenth embodiment.

【図52】第11実施形態に係る半導体装置の製造にお
いて、誘電体堆積までを示す断面図である。
FIG. 52 is a cross-sectional view showing the steps up to dielectric deposition in the manufacturing of the semiconductor device according to the eleventh embodiment.

【図53】第11実施形態に係る半導体装置の製造にお
いて、ワード線形成までを示す断面図である。
FIG. 53 is a cross-sectional view showing the formation of word lines in the manufacturing of the semiconductor device according to the eleventh embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

SUB…基板(半導体)、WL1等…ワード線、PAD
1等…電極取り出し部、WLF…ワード線となる導電
膜、BL1等…ビット線、S/D…ソース・ドレイン領
域、GD,GD1,GD2…ゲート誘電体膜(電荷蓄積
膜,第1または第2電荷蓄積膜)、BTM…ボトム誘電
体膜、CHS…電荷トラップ膜、TOP…トップ誘電体
膜、SG1,SG2…選択ゲート線、DR…ドレイン領
域、CSL…共通ソース線、BC…ビットコンタクト、
INT…層間絶縁膜、1…誘電体、2,20,30,4
0…犠牲層、3…誘電体膜、4…導電膜、50…ロウデ
コーダ、51…ワード線駆動回路(第2のワード線駆動
回路)、52…ワード線駆動回路(第1のワード線駆動
回路)、TOX,10…熱酸化膜、SW…サイドウォー
ル形の誘電体、TL1,IL2…配線
SUB ... Substrate (semiconductor), WL1, etc .... Word line, PAD
1 etc .... Electrode extraction portion, WLF ... Conductive film to be word line, BL1 etc .... Bit line, S / D ... Source / drain regions, GD, GD1, GD2 ... Gate dielectric film (charge storage film, first or first) 2 charge storage film), BTM ... bottom dielectric film, CHS ... charge trap film, TOP ... top dielectric film, SG1, SG2 ... Select gate line, DR ... Drain region, CSL ... Common source line, BC ... Bit contact,
INT ... interlayer insulation film, 1 ... dielectric, 2, 20, 30, 4
0 ... Sacrificial layer, 3 ... Dielectric film, 4 ... Conductive film, 50 ... Row decoder, 51 ... Word line drive circuit (second word line drive circuit), 52 ... Word line drive circuit (first word line drive) Circuit), TOX, 10 ... Thermal oxide film, SW ... Side wall type dielectric, TL1, IL2 ... Wiring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願2001−285100(P2001−285100) (32)優先日 平成13年9月19日(2001.9.19) (33)優先権主張国 日本(JP) (72)発明者 藤原 一郎 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 寺野 登志夫 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 小林 敏夫 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 Fターム(参考) 5F083 EP18 EP22 EP76 EP77 ER02 GA09 JA04 KA01 LA16 PR05 PR12 PR16 5F101 BA45 BB02 BC01 BD02 BD10 BD22 BD32 BD33 BD34 BH03 BH06 BH15    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (31) Priority claim number Japanese Patent Application 2001-285100 (P2001-285100) (32) Priority date September 19, 2001 (September 19, 2001) (33) Priority claiming country Japan (JP) (72) Inventor Ichiro Fujiwara             6-735 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Soni             -Inside the corporation (72) Inventor Toshio Terano             6-735 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Soni             -Inside the corporation (72) Inventor Toshio Kobayashi             6-735 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Soni             -Inside the corporation F term (reference) 5F083 EP18 EP22 EP76 EP77 ER02                       GA09 JA04 KA01 LA16 PR05                       PR12 PR16                 5F101 BA45 BB02 BC01 BD02 BD10                       BD22 BD32 BD33 BD34 BH03                       BH06 BH15

Claims (41)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】行列状に配置された複数のメモリトランジ
スタと、 同一行内のメモリトランジスタのゲート電極を兼用し、
行方向に長く列方向に間隔をおいて繰り返し配置された
複数のワード線とを有し、 上記複数のワード線のうち列方向に隣接する2つのワー
ド線は、その離間方向の寸法が膜厚となるように介在す
る誘電体膜によって分離された半導体装置。
1. A plurality of memory transistors arranged in a matrix and also serving as gate electrodes of memory transistors in the same row,
A plurality of word lines that are long in the row direction and are repeatedly arranged at intervals in the column direction, and two word lines that are adjacent to each other in the column direction among the plurality of word lines have a dimension in the separating direction that is a film thickness. Device separated by a dielectric film interposed so as to be.
【請求項2】上記誘電体膜が、複数の誘電体膜からなり
電荷保持能力を有した電荷蓄積膜である請求項1記載の
半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the dielectric film is a charge storage film composed of a plurality of dielectric films and having a charge retaining ability.
【請求項3】上記誘電体膜が、 複数の誘電体膜からなり電荷蓄積能力を有した電荷蓄積
膜と、 上記ワード線の一つおきに、その表面に形成された熱酸
化膜とを含む請求項1記載の半導体装置。
3. The dielectric film includes a charge storage film composed of a plurality of dielectric films and having a charge storage capability, and a thermal oxide film formed on the surface of every other one of the word lines. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項4】複数の誘電体膜からなり電荷蓄積能力を有
した第1電荷蓄積膜と、 半導体上に第1電荷蓄積膜を介在させた状態で所定間隔
をおいて互いに平行に形成された第1ワード線と、 第1ワード線の表面および第1ワード線間に表出した半
導体の表面を覆い、複数の誘電体膜からなり電荷蓄積能
力を有した第2電荷蓄積膜と、 第1ワード線間に表出した半導体の表面に対し第2電荷
蓄積膜を挟んで対向し、かつ、第2電荷蓄積膜を含み第
1ワード線との距離が膜厚となるように介在した誘電体
膜によって第1ワード線と絶縁分離された第2ワード線
とを有した請求項1記載の半導装置。
4. A first charge storage film composed of a plurality of dielectric films and having a charge storage capability, and a first charge storage film formed on a semiconductor in parallel with each other with a predetermined space therebetween. A first charge storage film, a second charge storage film that covers the surface of the first word line and the surface of the semiconductor exposed between the first word lines and that is composed of a plurality of dielectric films and has a charge storage capability; A dielectric that faces the surface of the semiconductor exposed between the word lines with the second charge storage film interposed therebetween, and includes the second charge storage film and is interposed so that the distance from the first word line is the film thickness. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device has a first word line and a second word line insulated and separated by a film.
【請求項5】上記第2ワード線の幅方向の両端部の少な
くとも一方が、上記第1ワード線の幅方向の端部上に上
記誘電体膜を介在させた状態で重ねられた請求項4記載
の半導体装置。
5. A method according to claim 4, wherein at least one of both ends of the second word line in the width direction is overlaid on the end of the first word line in the width direction with the dielectric film interposed. The semiconductor device described.
【請求項6】上記第1ワード線と上記第2ワード線が、
メモリセルアレイ領域から外側に延び、ワード線の配線
方向と異なる方向に屈曲し、当該屈曲部より先端側で第
1ワード線と第2ワード線とのピッチが緩和された請求
項4記載の半導体装置。
6. The first word line and the second word line,
5. The semiconductor device according to claim 4, wherein the semiconductor device extends outward from the memory cell array region, is bent in a direction different from the wiring direction of the word line, and the pitch between the first word line and the second word line is relaxed on the tip side of the bent portion. .
【請求項7】上記第1ワード線と上記第2ワード線は、
上記ピッチが緩和された側の端部にそれぞれ電極取り出
し部を有した請求項6記載の半導体装置。
7. The first word line and the second word line are:
7. The semiconductor device according to claim 6, wherein each of the end portions on the side where the pitch is relaxed has an electrode lead-out portion.
【請求項8】上記第1ワード線の電極取り出し部が、上
記第2ワード線の電極取り出し部より外側に配置された
請求項7記載の半導体装置。
8. The semiconductor device according to claim 7, wherein the electrode lead-out portion of the first word line is arranged outside the electrode lead-out portion of the second word line.
【請求項9】上記電極取り出し部が設けられた端部と、
その反対側の端部の双方において、上記第1ワード線の
端部が、上記第2ワード線の端部より外側に配置された
請求項7記載の半導体装置。
9. An end portion provided with the electrode lead-out portion,
8. The semiconductor device according to claim 7, wherein an end of the first word line is arranged outside an end of the second word line at both ends on the opposite side.
【請求項10】上記第2ワード線の本数が、上記第1ワ
ード線の本数より1本多い請求項4記載の半導体装置。
10. The semiconductor device according to claim 4, wherein the number of the second word lines is one more than the number of the first word lines.
【請求項11】最も外側の上記第2ワード線の少なくと
も一方に接続され、当該第2ワード線下の上記第2電荷
蓄積膜の蓄積電荷量にかかわらず常にチャネルをオフす
る所定電圧、または、当該第2電荷蓄積膜に十分な量の
電荷を注入してチャネルを常にオフする電圧を印加する
第1のワード線駆動回路と、 他の第1または第2ワード線に接続され、当該第1また
は第2ワード線下の第1または第2電荷蓄積膜に対する
電荷の入出力に適した電圧、または、当該第1または第
2電荷蓄積膜の蓄積電荷量に応じてチャネルがオンまた
はオフするのに適した電圧を、入力されたロウアドレス
信号に基づいて制御する第2のワード線駆動回路とをさ
らに有した請求項10記載の半導体装置。
11. A predetermined voltage which is connected to at least one of the outermost second word lines and which always turns off the channel regardless of the amount of charge stored in the second charge storage film below the second word line, or A first word line drive circuit for injecting a sufficient amount of charges into the second charge storage film to apply a voltage for always turning off the channel, and another first or second word line connected to the first word line drive circuit. Alternatively, the channel is turned on or off in accordance with a voltage suitable for inputting / outputting charges to / from the first or second charge storage film below the second word line, or according to the amount of charge stored in the first or second charge storage film. 11. The semiconductor device according to claim 10, further comprising a second word line drive circuit for controlling a voltage suitable for the above based on the input row address signal.
【請求項12】半導体上に行列状に配置された複数のメ
モリトランジスタと、同一行内のメモリトランジスタの
ゲート電極を兼用し、行方向に長く列方向に繰り返し配
置された複数のワード線とを有し、隣接する2つのワー
ド線は、その離間方向の寸法が膜厚となるように介在す
る誘電体膜によって分離された半導体装置の製造方法で
あって、 複数の誘電体膜からなり電荷蓄積能力を有した第1電荷
蓄積膜と第1ワード線との積層パターンを、所定間隔で
互いに平行に半導体上に形成する工程と、 第1ワード線の表面および第1ワード線間に表出した半
導体領域上に、複数の誘電体膜からなり電荷蓄積能力を
有した第2電荷蓄積膜を形成する工程と、 第1ワード線間それぞれに、少なくとも一部が第1ワー
ド線間スペースに第2電荷蓄積膜を介在させた状態で埋
め込まれた第2ワード線を形成する工程とを含む半導体
装置の製造方法。
12. A semiconductor device comprising: a plurality of memory transistors arranged in a matrix on a semiconductor; and a plurality of word lines long in a row direction and repeatedly arranged in a column direction, serving as gate electrodes of the memory transistors in the same row. A method of manufacturing a semiconductor device in which two adjacent word lines are separated by an intervening dielectric film so that the dimension in the direction of separation is the film thickness, and the word line is composed of a plurality of dielectric films. Forming a laminated pattern of the first charge storage film having the above and the first word line on the semiconductor in parallel at a predetermined interval, and the semiconductor exposed between the surface of the first word line and the first word line. Forming a second charge storage film composed of a plurality of dielectric films and having a charge storage capability on the region, and at least a part of each of the first word lines is provided with a second charge in a space between the first word lines. Accumulation film Method of manufacturing a semiconductor device and forming a second word line embedded in a state of being interposed.
【請求項13】上記第1ワード線の表面を熱酸化する工
程をさらに含む請求項12記載の半導体装置の製造方
法。
13. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 12, further comprising the step of thermally oxidizing the surface of the first word line.
【請求項14】上記積層パターンの形成工程が、 上記第1ワード線のパターンニングを行う工程と、 第1ワード線の表面を熱酸化する工程と、 第1ワード線間の上記第1電荷蓄積膜を除去する工程と
を含む請求項13記載の半導体装置の製造方法。
14. The step of forming the laminated pattern comprises the step of patterning the first word lines, the step of thermally oxidizing the surface of the first word lines, and the first charge accumulation between the first word lines. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13, further comprising the step of removing the film.
【請求項15】上記第1電荷蓄積膜の除去後に上記第1
ワード線の表面に熱酸化膜が残るように、熱酸化膜の厚
さと第1電荷蓄積膜のエッチング条件を設定する請求項
14記載の半導体装置の製造方法。
15. The first charge storage film is removed and then the first charge storage film is removed.
15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein the thickness of the thermal oxide film and the etching conditions for the first charge storage film are set so that the thermal oxide film remains on the surface of the word line.
【請求項16】上記第1ワード線間に表出した半導体表
面領域をエッチングする工程をさらに含む請求項12記
載の半導体装置の製造方法。
16. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 12, further comprising the step of etching the semiconductor surface region exposed between the first word lines.
【請求項17】上記第1電荷蓄積膜と上記第2電荷蓄積
膜の形成工程それぞれが、 半導体の表面を熱酸化してボトム誘電体膜を形成する工
程と、 ボトム誘電体膜を窒化し、或いは、ボトム誘電体膜上に
窒化膜を形成する工程とを含み、 上記第1ワード線の形成工程が、 単結晶珪素からなる半導体上に上記第1電荷蓄積膜を形
成する工程と、 該第1電荷蓄積膜上に多結晶珪素または非晶質珪素から
なり第1ワード線となる導電膜を形成する工程と、 該導電膜と第1電荷蓄積膜とを同一パターンにて連続し
てエッチングする工程とを含む請求項16記載の半導体
装置の製造方法。
17. A step of forming a bottom dielectric film by thermally oxidizing a surface of a semiconductor in each of the steps of forming the first charge storage film and the second charge storage film; and nitriding the bottom dielectric film, Or a step of forming a nitride film on the bottom dielectric film, wherein the step of forming the first word line includes the step of forming the first charge storage film on the semiconductor made of single crystal silicon; A step of forming a conductive film which is made of polycrystalline silicon or amorphous silicon and serves as a first word line on one charge storage film, and the conductive film and the first charge storage film are continuously etched in the same pattern The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 16, further comprising:
【請求項18】上記半導体表面領域のエッチングでは、
第1ワード線間に表出する単結晶珪素上に犠牲酸化膜を
形成し、犠牲酸化膜を除去することにより、犠牲酸化時
に消費された単結晶珪素の表面層を除去する請求項17
記載の半導体装置の製造方法。
18. The etching of the semiconductor surface region comprises:
18. The surface layer of single crystal silicon consumed during sacrificial oxidation is removed by forming a sacrificial oxide film on the single crystal silicon exposed between the first word lines and removing the sacrificial oxide film.
A method for manufacturing a semiconductor device as described above.
【請求項19】上記第2ワード線の形成後に、上記第1
ワード線の少なくとも一方の端部に対して、選択的に、
上記第2ワード線の材料が除去される条件でオーバーエ
ッチングを行う工程をさらに含む請求項12記載の半導
体装置の製造方法。
19. The first word line is formed after the second word line is formed.
Selectively for at least one end of the word line,
13. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 12, further comprising the step of performing over-etching under the condition that the material of the second word line is removed.
【請求項20】上記第1ワード線の形成工程では、上記
オーバーエッチングを行う第1ワード線の端部が上記第
2ワード線の端部が位置する予定の箇所より外側に配置
されるパターンのフォトマスクを用いる請求項19記載
の半導体装置の製造方法。
20. In the step of forming the first word line, a pattern is arranged in which an end portion of the first word line for which the over-etching is performed is located outside a place where an end portion of the second word line is to be located. 20. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 19, wherein a photomask is used.
【請求項21】上記オーバーエッチングの工程では、上
記第2ワード線を保護し、上記第2ワード線の端部より
外側に配置された上記第1ワード線の端部を開口させた
マスク層を形成し、当該マスク層の開口部を通したオー
バーエッチングにより第2ワード線形成材料の残渣を選
択的に除去する請求項20記載の半導体装置の製造方
法。
21. In the over-etching step, a mask layer is formed to protect the second word line and open the end of the first word line located outside the end of the second word line. 21. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 20, wherein the second word line forming material is selectively removed by over-etching through the opening of the mask layer.
【請求項22】上記第1および第2ワード線の形成工程
では、上記第1,第2ワード線がメモリセルアレイの外
側に延び、ワード線の配線方向と異なる方向に屈曲し、
当該屈曲部より先端側で第1ワード線と第2ワード線と
のピッチが緩和され、当該ピッチが緩和された側の端部
にそれぞれ電極取り出し部を有し、かつ、第1ワード線
の電極取り出し部が第2ワード線の電極取り出し部より
外側に配置されるために、それぞれ必要なパターンのフ
ォトマスクを用いる請求項19記載の半導体装置の製造
方法。
22. In the step of forming the first and second word lines, the first and second word lines extend outside the memory cell array and bend in a direction different from the wiring direction of the word lines,
The pitch between the first word line and the second word line is relaxed on the tip side of the bent portion, and the electrode lead-out portion is provided at each end on the side where the pitch is relaxed, and the electrode of the first word line 20. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 19, wherein a photomask having a required pattern is used because the extraction portion is arranged outside the electrode extraction portion of the second word line.
【請求項23】最も外側に位置する上記第1ワード線が
存在する場合に、第2ワード線の形成後に、当該最も外
側に位置する第1ワードの外側の側壁周囲を開口するマ
スク層を形成する工程と、 当該マスク層の開口部を通して、最も外側に位置する第
1ワード線の側壁周囲に対して、選択的に、上記第2ワ
ード線の材料が除去される条件でオーバーエッチングを
行う工程とをさらに含む請求項12記載の半導体装置の
製造方法。
23. When the outermost first word line is present, after forming the second word line, a mask layer is formed to open around the outer sidewall of the outermost first word. And a step of selectively performing overetching on the periphery of the sidewall of the outermost first word line through the opening of the mask layer under the condition that the material of the second word line is selectively removed. 13. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 12, further comprising:
【請求項24】互いに平行に配置された複数の配線を有
し、隣接する各配線間が誘電体によって分離された半導
体装置であって、 上記配線間の誘電体が、隣接する2つの配線の一方の側
面に形成されたサイドウォール形の誘電体からなる半導
体装置。
24. A semiconductor device having a plurality of wirings arranged in parallel to each other, wherein adjacent wirings are separated by a dielectric, wherein the dielectric between the wirings is composed of two adjacent wirings. A semiconductor device made of a sidewall-shaped dielectric formed on one side surface.
【請求項25】上記複数の配線の幅方向の断面形状が、
隣接する2つの配線間で異なった請求項24記載の半導
体装置。
25. The cross-sectional shape of the plurality of wirings in the width direction is
25. The semiconductor device according to claim 24, wherein two adjacent wirings are different from each other.
【請求項26】上記複数の配線は、 垂直の側面あるいは順テーパの断面形状を有し、上記サ
イドウォール形の誘電体が2つの側面に対し形成された
第1形状の配線と、 第1形状の配線の幅方向両側に隣接し、少なくとも上端
部が逆テーパである第2形状の配線とを含み、 第2形状の配線の逆テーパ形状が、サイドウォール形の
誘電体の形状を反映して形成され、 第1形状の配線と第2形状の配線が交互に配置された請
求項25記載の半導体装置。
26. The plurality of wirings have a vertical side surface or a forward taper cross-sectional shape, and a first shape wiring in which the sidewall-shaped dielectric is formed on two side surfaces, and a first shape. A second shape wiring adjacent to both sides in the width direction of the wiring and having at least an upper end portion having a reverse taper, and the reverse taper shape of the second shape wiring reflects the shape of the sidewall-shaped dielectric. 26. The semiconductor device according to claim 25, wherein the formed wirings and the wirings of the second shape are alternately arranged.
【請求項27】互いに平行に配置された複数の配線を有
し、隣接する各配線間が誘電体によって分離された半導
体装置であって、 上記配線間の誘電体が、 隣接する2つの配線の一方の側面に形成されたサイドウ
ォール形の誘電体と、サイドウォール形の誘電体と配線
との間に、両者の離間方向の寸法が膜厚となるように介
在する誘電体膜とからなる半導体装置。
27. A semiconductor device having a plurality of wirings arranged in parallel to each other, wherein adjacent wirings are separated by a dielectric, wherein the dielectric between the wirings comprises two adjacent wirings. A semiconductor including a sidewall-type dielectric formed on one side surface and a dielectric film interposed between the sidewall-type dielectric and the wiring so that the dimension in the direction of separation between them becomes a film thickness. apparatus.
【請求項28】行列状に配置された複数のメモリトラン
ジスタと、 同一行内のメモリトランジスタのゲート電極を兼用し、
行方向に長く列方向に繰り返された複数のワード線とを
有し、 隣接する2つのワード線が、その一方のワード線の側面
に形成されたサイドウォール形の誘電体と、サイドウォ
ール形の誘電体とワード線との間に、両者の離間方向の
寸法が膜厚となるように介在する誘電体膜とによって分
離された請求項27記載の半導体装置。
28. A plurality of memory transistors arranged in a matrix also serve as gate electrodes of the memory transistors in the same row,
A plurality of word lines that are long in the row direction and repeated in the column direction, and two adjacent word lines have a sidewall-shaped dielectric formed on the side surface of one of the word lines and a sidewall-shaped dielectric. 28. The semiconductor device according to claim 27, wherein the dielectric and the word line are separated from each other by a dielectric film interposed so that the dimension in the direction of separation between the dielectric and the word line becomes a film thickness.
【請求項29】上記複数のワード線は、垂直の側面ある
いは順テーパの断面形状を有し、上記サイドウォール形
の誘電体が2つの側面に対し形成された第1形状のワー
ド線と、 第1形状のワード線の幅方向両側に隣接し、少なくとも
上端部が逆テーパである第2形状のワード線とを含み、 第2形状のワード線の逆テーパ形状が、サイドウォール
形の誘電体の形状を反映して形成され、 第1形状のワード線と第2形状のワード線が列方向にお
いて交互に配置された請求項28記載の半導体装置。
29. The plurality of word lines have a vertical side surface or a forward tapered cross-sectional shape, and the sidewall-shaped dielectric is formed on two side surfaces, and a first shape word line, A second shape word line that is adjacent to both sides in the width direction of the first shape word line and has at least an upper end portion having a reverse taper, and the reverse taper shape of the second shape word line is a sidewall type dielectric 29. The semiconductor device according to claim 28, wherein the first-shape word lines and the second-shape word lines are formed to reflect the shape and are alternately arranged in the column direction.
【請求項30】上記第1形状のワード線と半導体との
間、上記第2形状のワード線と半導体との間、第1形状
のワード線と上記サイドウォール形の誘電体との間、お
よび、第2形状のワード線とサイドウォール形の誘電体
との間に、内部に電荷蓄積手段を含むゲート誘電体膜が
形成された請求項29記載の半導体装置。
30. Between the first shape word line and the semiconductor, between the second shape word line and the semiconductor, between the first shape word line and the sidewall dielectric, and 30. The semiconductor device according to claim 29, wherein a gate dielectric film including charge storage means is formed inside between the second-shaped word line and the sidewall-shaped dielectric.
【請求項31】上記第1形状のワード線側の上記ゲート
誘電体膜と上記サイドウォール形の誘電体との間に熱酸
化膜が形成された請求項30記載の半導体装置。
31. The semiconductor device according to claim 30, wherein a thermal oxide film is formed between the gate dielectric film on the word line side of the first shape and the sidewall type dielectric.
【請求項32】上記電荷蓄積手段が上記ゲート誘電体膜
内で空間的に離散化された請求項30記載の半導体装
置。
32. The semiconductor device according to claim 30, wherein the charge storage means is spatially discretized in the gate dielectric film.
【請求項33】互いに平行に配置された複数の配線を有
し、隣接する2つの配線間が誘電体によって分離された
半導体装置の製造方法であって、 複数の犠牲層を一定間隔で互いに平行に形成する工程
と、 犠牲層の2つの側面にサイドウォール形のスペーサを形
成する工程と、 犠牲層を除去する工程と、 サイドウォール形のスペーサ間を埋め込むように導電膜
を堆積する工程と、 導電膜を表面から削って、サイドウォール形のスペーサ
により分離された上記複数の配線層を形成する工程とを
含む半導体装置の製造方法。
33. A method of manufacturing a semiconductor device having a plurality of wirings arranged in parallel with each other, wherein two adjacent wirings are separated by a dielectric, wherein a plurality of sacrificial layers are parallel to each other at regular intervals. A step of forming a sidewall type spacer on two side surfaces of the sacrificial layer, a step of removing the sacrificial layer, and a step of depositing a conductive film so as to fill the space between the sidewall type spacers. A step of shaving the conductive film from the surface to form the plurality of wiring layers separated by the sidewall-shaped spacers.
【請求項34】互いに平行に配置された複数の配線を有
し、隣接する2つの配線間が誘電体によって分離された
半導体装置の製造方法であって、 複数の第1配線を一定間隔で互いに平行に形成する工程
と、 第1配線の2つの側面にサイドウォール形のスペーサを
形成する工程と、 サイドウォール形のスペーサ間を埋め込むように導電膜
を堆積する工程と、 導電膜を表面から削って、サイドウォール形のスペーサ
により第1配線と分離された複数の第2配線を第1配線
間のスペース内に形成する工程とを含む半導体装置の製
造方法。
34. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a plurality of wirings arranged in parallel with each other, wherein two adjacent wirings are separated by a dielectric, wherein a plurality of first wirings are arranged at regular intervals. The steps of forming in parallel, the steps of forming sidewall-shaped spacers on the two side surfaces of the first wiring, the step of depositing a conductive film so as to fill up the space between the sidewall-shaped spacers, and the conductive film being removed from the surface. And forming a plurality of second wirings separated from the first wirings by the sidewall type spacers in the space between the first wirings.
【請求項35】上記第1配線の表面を熱酸化して誘電体
膜を形成する工程をさらに含む請求項34記載の半導体
装置の製造方法。
35. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 34, further comprising the step of thermally oxidizing the surface of said first wiring to form a dielectric film.
【請求項36】半導体上に行列状に配置された複数のメ
モリトランジスタと、同一行内のメモリトランジスタの
ゲート電極を兼用し、行方向に長く列方向に繰り返され
た複数のワード線とを有し、隣接する2つのワード線
が、その一方のワード線の側面に形成されたサイドウォ
ール形のスペーサと、サイドウォール形のスペーサの表
面に形成された誘電体膜とによって分離された半導体装
置の製造方法であって、 複数の犠牲層を一定間隔で互いに平行に半導体上に形成
する工程と、 犠牲層の2つの側面にサイドウォール形のスペーサを形
成する工程と、 犠牲層を除去する工程と、 サイドウォール形のスペーサの表面上およびサイドウォ
ール形のスペーサ間に露出した半導体領域上に、内部に
電荷蓄積手段を含むゲート誘電体膜を形成する工程と、 ゲート誘電体膜表面の凹部を埋め込むように導電膜を堆
積する工程と、 導電膜を表面から削って、サイドウォール形のスペーサ
とゲート誘電体膜により分離された上記複数のワード線
を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。
36. A plurality of memory transistors arranged in a matrix on a semiconductor, and a plurality of word lines which are long in the row direction and are repeated in the column direction and which also serve as gate electrodes of the memory transistors in the same row. Manufacture of a semiconductor device in which two adjacent word lines are separated by a sidewall spacer formed on the side surface of one of the word lines and a dielectric film formed on the surface of the sidewall spacer. A method of forming a plurality of sacrificial layers on a semiconductor at regular intervals in parallel with each other, forming sidewall-shaped spacers on two side surfaces of the sacrificial layer, and removing the sacrificial layer, A process of forming a gate dielectric film including charge storage means inside thereof on the surface of the sidewall spacer and on the semiconductor region exposed between the sidewall spacers. And a step of depositing a conductive film so as to fill the recesses on the surface of the gate dielectric film, removing the conductive film from the surface, and removing the plurality of word lines separated by the sidewall spacers and the gate dielectric film. A method of manufacturing a semiconductor device, the method including the step of forming.
【請求項37】上記ゲート誘電体膜の形成時に、上記電
荷蓄積手段を上記ゲート誘電体膜内で空間的に離散化し
て形成する請求項36記載の半導体装置の製造方法。
37. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 36, wherein the charge storage means is spatially discretely formed in the gate dielectric film when the gate dielectric film is formed.
【請求項38】半導体上に行列状に配置された複数のメ
モリトランジスタと、同一行内のメモリトランジスタの
ゲート電極を兼用し、行方向に長く列方向に繰り返され
た複数のワード線とを有し、隣接する2つのワード線
が、その一方のワード線の側面に形成されたサイドウォ
ール形のスペーサと、サイドウォール形のスペーサの表
面に形成された誘電体膜とによって分離された半導体装
置の製造方法であって、 内部に電荷蓄積手段を含むゲート誘電体膜と第1の導電
膜とからなる複数の積層膜を、一定間隔で互いに平行に
上記半導体上に形成する工程と、 積層膜の2つの側面にサイドウォール形のスペーサを形
成する工程と、 サイドウォール形のスペーサの表面上およびサイドウォ
ール形のスペーサ間に露出した半導体領域上に、内部に
電荷蓄積手段を含むゲート誘電体膜を再度形成する工程
と、 ゲート誘電体膜表面の凹部を埋め込むように第2の導電
膜を堆積する工程と、 第2の導電膜を表面から削って、サイドウォール形のス
ペーサとゲート誘電体膜により分離された上記複数のワ
ード線を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。
38. A plurality of memory transistors arranged in a matrix on a semiconductor, and a plurality of word lines which are long in the row direction and are repeated in the column direction and which also serve as gate electrodes of the memory transistors in the same row. Manufacture of a semiconductor device in which two adjacent word lines are separated by a sidewall spacer formed on the side surface of one of the word lines and a dielectric film formed on the surface of the sidewall spacer. A method of forming a plurality of laminated films, each of which is composed of a gate dielectric film including a charge storage means inside and a first conductive film, on the semiconductor at a constant interval in parallel with each other; The process of forming the sidewall type spacer on one side surface and the inside of the semiconductor region exposed on the surface of the sidewall type spacer and between the sidewall type spacers A step of re-forming a gate dielectric film including a charge storage means, a step of depositing a second conductive film so as to fill a recess in the surface of the gate dielectric film, and a step of removing the second conductive film from the surface to And a step of forming the plurality of word lines separated by a wall-shaped spacer and a gate dielectric film.
【請求項39】上記第1の導電膜の表面を熱酸化して誘
電体膜を形成する工程をさらに含む請求項38記載の半
導体装置の製造方法。
39. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 38, further comprising the step of thermally oxidizing the surface of said first conductive film to form a dielectric film.
【請求項40】半導体上に行列状に配置された複数のメ
モリトランジスタと、同一行内のメモリトランジスタの
ゲート電極を兼用し、行方向に長く列方向に繰り返され
た複数のワード線とを有し、隣接する2つのワード線
が、その一方のワード線の側面に形成されたサイドウォ
ール形のスペーサと、サイドウォール形のスペーサの表
面に形成された誘電体膜とによって分離された半導体装
置の製造方法であって、 内部に電荷蓄積手段を含むゲート誘電体膜を上記半導体
上に形成する工程と、 第1の導電膜からなる複数の導電層を、一定の間隔で互
いに平行にゲート誘電体膜上に形成する工程と、 複数の導電層の2つの側面にサイドウォール形のスペー
サを形成する工程と、 導電層とサイドウォール形のスペーサをマスクに用いた
エッチングにより、サイドウォール形のスペーサ間のゲ
ート誘電体膜部分を除去する工程と、 導電層の表面上,サイドウォール形のスペーサの表面上
およびサイドウォール形のスペーサ間に露出した半導体
領域上に、内部に電荷蓄積手段を含むゲート誘電体膜を
再度形成する工程と、 ゲート誘電体膜表面の凹部を埋め込むように第2の導電
膜を堆積する工程と、第2の導電膜を表面から削って、
サイドウォール形のスペーサとゲート誘電体膜により分
離された上記複数のワード線を形成する工程とを含む半
導体装置の製造方法。
40. A plurality of memory transistors arranged in a matrix on a semiconductor, and a plurality of word lines which are long in the row direction and are repeated in the column direction and which also serve as gate electrodes of the memory transistors in the same row. Manufacture of a semiconductor device in which two adjacent word lines are separated by a sidewall spacer formed on the side surface of one of the word lines and a dielectric film formed on the surface of the sidewall spacer. A method of forming a gate dielectric film having charge storage means inside thereof on the semiconductor, and a plurality of conductive layers made of a first conductive film are parallel to each other at regular intervals. Step of forming above, step of forming sidewall type spacers on two side surfaces of a plurality of conductive layers, etching using the conductive layer and sidewall type spacers as a mask By removing the gate dielectric film portion between the sidewall-shaped spacers, and on the surface of the conductive layer, on the surface of the sidewall-shaped spacer and on the semiconductor region exposed between the sidewall-shaped spacers, A step of re-forming a gate dielectric film including a charge storage means, a step of depositing a second conductive film so as to fill a recess in the surface of the gate dielectric film, and a step of scraping the second conductive film from the surface,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of forming a plurality of word lines separated by a sidewall spacer and a gate dielectric film.
【請求項41】上記導電層の表面を熱酸化して誘電体膜
を形成する工程をさらに含む請求項40記載の半導体装
置の製造方法。
41. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 40, further comprising the step of thermally oxidizing the surface of said conductive layer to form a dielectric film.
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