JP2005072167A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

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Kentaro Adachi
健太郎 安達
Takeshi Sugihara
剛 杉原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device of high reliability in which breakdown voltage is ensured sufficiently between a contact plug and a gate electrode, and to provide its manufacturing method. <P>SOLUTION: The semiconductor device comprises a silicon substrate 1 including a main surface 1a, a gate electrode which is formed on the main surface 1a and includes a crest plane 4a, word lines 5m and 5n which are formed on the crest plane 4a and include a crest plane 5a formed by an area smaller than that of the crest plane 4a, the crest plane 5a, gate protective films 6m and 6n covering the gate electrode and side walls of the word lines 5m and 5n, an inlterlayer insulating film 8 which is formed on the main surface 1a covering the gate protective films 6m, 6n, and includes a contact hole 7 reaching the main surface 1a, and a contact plug 9 which includes a part 9p being in contact with the gate protective films 6m and 6n and fills the contact hole 7. The interlayer insulating film 8 is easier to be etched than the gate protective films 6m and 6n to predetermined etching condition. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は、一般的には、半導体装置およびその製造方法に関し、より特定的には、SAC(self align contact)構造を用いた半導体装置およびその製造方法に関する。   The present invention generally relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device using a SAC (self align contact) structure and a manufacturing method thereof.

近年、半導体装置の集積度が向上し、メモリセルの微細化が進むに伴い、ゲート電極間の距離が短くなっている。このような状況下で、ゲート電極に短絡させることなくフォトレジストマスクのみでゲート電極間にコンタクトを形成することが困難となってきている。そこで、短絡を発生させないコンタクトの形成方法が様々考えられており、その1つの方法としてSAC(self align contact)構造を用いた方法がある。   In recent years, as the degree of integration of semiconductor devices has improved and the miniaturization of memory cells has progressed, the distance between gate electrodes has become shorter. Under such circumstances, it has become difficult to form a contact between gate electrodes using only a photoresist mask without short-circuiting the gate electrodes. Therefore, various methods for forming a contact that does not cause a short circuit have been considered, and one method is to use a SAC (self align contact) structure.

このSAC構造を用いた場合、ゲート電極およびゲート電極上に形成されるワードラインを覆うように、たとえばシリコン窒化膜からなるサイドウォールが形成される。そして、ゲート電極間に形成されるコンタクトは、一部がそのサイドウォールに達するように形成される。   When this SAC structure is used, a sidewall made of, for example, a silicon nitride film is formed so as to cover the gate electrode and the word line formed on the gate electrode. A contact formed between the gate electrodes is formed so that a part thereof reaches the side wall.

また別に、高耐圧のゲート電極を有する電界効果型トランジスタを得ることを目的とした半導体装置の製造方法が、特開昭61−147579号公報に開示されている(特許文献1)。   In addition, a method for manufacturing a semiconductor device for the purpose of obtaining a field effect transistor having a high breakdown voltage gate electrode is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-147579 (Patent Document 1).

特許文献1に開示されている半導体装置の製造方法によれば、ポリシリコン層とタングステンシリサイド層とからなるゲート電極を形成するため、異方性ドライエッチングを行なう。その後さらに、過酸化水素水およびアンモニア水の混合液を用いてウェットエッチングを行なう。このウェットエッチングにより、タングステンシリサイド層のみにエッチングがなされ、ゲート電極の断面形状が凸型に形成される。ウェットエッチング工程時、タングステンシリサイド層の頂面上にはレジスト膜がマスクとして形成されている。   According to the method for manufacturing a semiconductor device disclosed in Patent Document 1, anisotropic dry etching is performed to form a gate electrode composed of a polysilicon layer and a tungsten silicide layer. Thereafter, wet etching is further performed using a mixed solution of hydrogen peroxide and ammonia. By this wet etching, only the tungsten silicide layer is etched, and the cross-sectional shape of the gate electrode is formed in a convex shape. During the wet etching process, a resist film is formed on the top surface of the tungsten silicide layer as a mask.

さらに別に、フォトレジストのアライメントマージンを大きくすることを目的とした半導体記憶装置の製造方法が、特開平9−275152号公報に開示されている(特許文献2)。さらに別に、層間絶縁膜等の平坦化を容易にするとともに、ポケット層等の間隔をゲート長に対する所定値にすることを目的とした電界効果型半導体装置およびその製造方法が、特開平8−288510号公報に開示されている(特許文献3)。
特開昭61−147579号公報 特開平9−275152号公報 特開平8−288510号公報
In addition, a method for manufacturing a semiconductor memory device for the purpose of increasing the alignment margin of a photoresist is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-275152 (Patent Document 2). In addition, a field effect semiconductor device and a method of manufacturing the same for the purpose of facilitating the flattening of an interlayer insulating film and the like and setting the interval between pocket layers and the like to a predetermined value with respect to the gate length are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-288510. (Patent Document 3).
JP 61-147579 A JP-A-9-275152 JP-A-8-288510

既に説明したように、SAC構造では、コンタクトの一部がゲート電極およびワードラインを覆うサイドウォールに達している。このため、そのコンタクトを充填するコンタクトプラグは、サイドウォールに接触して形成される。しかしこの場合、サイドウォールを挟んだコンタクトプラグとワードラインとの間の距離が小さいため、その部分で耐圧が低下するという問題が生じる。このため、半導体装置を動作させた時にリーク電流が発生し、動作不良を引き起こす原因となる。   As already described, in the SAC structure, a part of the contact reaches the sidewall covering the gate electrode and the word line. For this reason, the contact plug filling the contact is formed in contact with the sidewall. However, in this case, since the distance between the contact plug and the word line sandwiching the sidewall is small, there arises a problem that the withstand voltage is lowered at that portion. For this reason, when the semiconductor device is operated, a leak current is generated, which causes a malfunction.

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、コンタクトプラグとゲート電極との間の耐圧が十分に確保された高い信頼性を有する半導体装置およびその製造方法を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a highly reliable semiconductor device in which a withstand voltage between a contact plug and a gate electrode is sufficiently secured, and a method for manufacturing the same. .

この発明に従った半導体装置は、主表面を含む半導体基板と、主表面上に形成され、第1の頂面を含むゲート電極と、第1の頂面上に形成され、第1の頂面の面積よりも小さい面積で形成された第2の頂面を含む金属配線と、第2の頂面と、ゲート電極および金属配線の側壁とを覆うゲート保護膜と、ゲート保護膜を覆うように主表面上に形成され、主表面に達する孔を含む層間絶縁膜と、ゲート保護膜に接触する部分を含み、孔を充填する導電層とを備える。層間絶縁膜は、所定のエッチング条件に対してゲート保護膜よりエッチングされやすい。   A semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor substrate including a main surface, a gate electrode formed on the main surface and including a first top surface, and a first top surface formed on the first top surface. A metal wiring including a second top surface formed in an area smaller than the area, a gate protection film covering the second top surface and the side walls of the gate electrode and the metal wiring, and a gate protection film An interlayer insulating film formed on the main surface and including a hole reaching the main surface, and a conductive layer including a portion in contact with the gate protective film and filling the hole. The interlayer insulating film is more easily etched than the gate protective film under predetermined etching conditions.

この発明に従えば、コンタクトプラグとゲート電極との間の耐圧が十分に確保された高い信頼性を有する半導体装置およびその製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a highly reliable semiconductor device in which a withstand voltage between the contact plug and the gate electrode is sufficiently secured and a method for manufacturing the same.

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1は、この発明の実施の形態1における半導体装置を示す断面図である。図2は、図1中の半導体装置を示す平面図であり、上層に位置する構造が省略されて描かれている。図1は、図2中のI−I線上に沿った断面図である。
(Embodiment 1)
1 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view showing the semiconductor device in FIG. 1, in which the structure located in the upper layer is omitted. 1 is a cross-sectional view taken along the line II in FIG.

図1および図2を参照して、半導体装置は、主表面1aを有するシリコン基板1と、主表面1a上に下から順に積層されたフローティングゲート電極2mおよび2n、ONO膜3mおよび3n、コントロールゲート電極4mおよび4nならびにワードライン5mおよび5nと、これらの積層体を覆うように主表面1a上に形成されたゲート保護膜6mおよび6nと、主表面1a上に形成され、コンタクトホール7を有する層間絶縁膜8と、コンタクトホール7を充填するコンタクトプラグ9とを備える。このような構造を備える半導体装置は、不揮発性半導体記憶装置のフラッシュメモリを構成している。   Referring to FIGS. 1 and 2, a semiconductor device includes a silicon substrate 1 having a main surface 1a, floating gate electrodes 2m and 2n, ONO films 3m and 3n, and control gates stacked on the main surface 1a in order from the bottom. Electrodes 4m and 4n and word lines 5m and 5n, gate protective films 6m and 6n formed on main surface 1a so as to cover these stacked bodies, and an interlayer formed on main surface 1a and having contact hole 7 An insulating film 8 and a contact plug 9 filling the contact hole 7 are provided. A semiconductor device having such a structure constitutes a flash memory of a nonvolatile semiconductor memory device.

シリコン基板1の主表面1aには、素子が形成される能動領域31が一方向に延在している。能動領域31の両側には、隣り合う能動領域31を互いに分離する分離領域34が形成されている。   On the main surface 1a of the silicon substrate 1, an active region 31 in which elements are formed extends in one direction. On both sides of the active region 31, separation regions 34 that separate adjacent active regions 31 from each other are formed.

主表面1a上には、シリコン酸化膜からなるトンネル酸化膜41mおよび41nが形成されている。トンネル酸化膜41mおよび41n上には、ポリシリコンからなるフローティングゲート電極2mおよび2nが互いに距離を隔てて形成されている。フローティングゲート電極2mおよび2nは、それぞれ能動領域31が延在する方向に交差するように形成されている。   Tunnel oxide films 41m and 41n made of a silicon oxide film are formed on main surface 1a. Floating gate electrodes 2m and 2n made of polysilicon are formed on tunnel oxide films 41m and 41n at a distance from each other. Floating gate electrodes 2m and 2n are formed so as to cross each other in the direction in which active region 31 extends.

フローティングゲート電極2mおよび2nの間に位置する主表面1aには、ドレイン領域32が形成されている。フローティングゲート電極2mおよび2nを挟んでドレイン領域32の反対側の主表面1aには、それぞれソース領域33が形成されている。ドレイン領域32およびソース領域33は、不純物領域によって構成されており、シリコン基板1にドープされている不純物と逆導電型の不純物がドープされて形成されている。   A drain region 32 is formed on main surface 1a located between floating gate electrodes 2m and 2n. Source regions 33 are formed on the main surface 1a opposite to the drain region 32 with the floating gate electrodes 2m and 2n interposed therebetween. The drain region 32 and the source region 33 are constituted by impurity regions, and are formed by doping an impurity having a conductivity type opposite to that of the impurity doped in the silicon substrate 1.

フローティングゲート電極2mおよび2n上には、酸化膜、窒化膜および酸化膜の3層構造からなるONO膜3mおよび3nが形成されている。さらに、ONO膜3mおよび3n上には、ポリシリコンからなるコントロールゲート電極4mおよび4nが形成されている。コントロールゲート電極4mおよび4nは、能動領域31に交差しており、能動領域31が延在する方向にほぼ直交する方向に延在している。コントロールゲート電極4(4mおよび4n)は、ONO膜3mおよび3nに接触する表面とは反対側に、頂面4aを有する。   On floating gate electrodes 2m and 2n, ONO films 3m and 3n having a three-layer structure of an oxide film, a nitride film, and an oxide film are formed. Further, control gate electrodes 4m and 4n made of polysilicon are formed on the ONO films 3m and 3n. The control gate electrodes 4m and 4n intersect the active region 31, and extend in a direction substantially orthogonal to the direction in which the active region 31 extends. Control gate electrode 4 (4m and 4n) has a top surface 4a on the side opposite to the surface in contact with ONO films 3m and 3n.

ドレイン領域32からソース領域33へと向かうチャネル長方向(コントロールゲート電極4mおよび4nが延在する方向に直交する方向)において、コントロールゲート電極4の頂面4aは、幅B1で形成されている。幅B1は、たとえば、160nmから170nm程度である。同様の方向において、コントロールゲート電極4mおよび4n、ONO膜3mおよび3nならびにフローティングゲート電極2mおよび2nは、後に説明する図6中のシリコン窒化膜11mおよび11nとほぼ同じ幅か少し広い幅で形成されている。コントロールゲート電極4mおよび4n、ONO膜3mおよび3nならびにフローティングゲート電極2mおよび2nの側壁には、側壁酸化膜42が薄く形成されている。   In the channel length direction (direction perpendicular to the direction in which control gate electrodes 4m and 4n extend) from drain region 32 to source region 33, top surface 4a of control gate electrode 4 is formed with a width B1. The width B1 is, for example, about 160 nm to 170 nm. In the same direction, control gate electrodes 4m and 4n, ONO films 3m and 3n, and floating gate electrodes 2m and 2n are formed with substantially the same width or slightly wider than silicon nitride films 11m and 11n in FIG. ing. On the side walls of control gate electrodes 4m and 4n, ONO films 3m and 3n, and floating gate electrodes 2m and 2n, sidewall oxide film 42 is thinly formed.

コントロールゲート電極4の頂面4a上には、タングステンシリサイド(WSi)からなるワードライン5mおよび5nが形成されている。また、タングステンシリサイドにかえて、ワードライン5mおよび5nをタングステン(W)から形成しても良い。抵抗率が低いタングステンシリサイドやタングステンを用いることによって、ワードライン5mおよび5nの低抵抗化を図ることができる。ワードライン5mおよび5nは、コントロールゲート電極4mおよび4nが延在する方向に延在している。ワードライン5(5mおよび5n)は、頂面4aに接触する表面とは反対側に、頂面5aを有する。頂面5aは、コントロールゲート電極4の頂面4aよりも小さい面積で形成されている。   On the top surface 4a of the control gate electrode 4, word lines 5m and 5n made of tungsten silicide (WSi) are formed. Further, the word lines 5m and 5n may be made of tungsten (W) instead of tungsten silicide. By using tungsten silicide or tungsten having a low resistivity, the resistance of the word lines 5m and 5n can be reduced. The word lines 5m and 5n extend in the direction in which the control gate electrodes 4m and 4n extend. The word line 5 (5m and 5n) has a top surface 5a on the side opposite to the surface in contact with the top surface 4a. The top surface 5 a is formed with a smaller area than the top surface 4 a of the control gate electrode 4.

チャネル長方向において、ワードライン5の頂面5aは、幅B1よりも小さい幅B2で形成されている。幅B2は、たとえば、75nmから85nm程度である。同様の方向において、ワードライン5mおよび5nは幅B2で形成されている。   In the channel length direction, the top surface 5a of the word line 5 is formed with a width B2 smaller than the width B1. The width B2 is, for example, about 75 nm to 85 nm. In the same direction, the word lines 5m and 5n are formed with a width B2.

ワードライン5の両側に位置するコントロールゲート電極4の頂面4aには、ワードライン5から露出する露出部4yが形成されている。露出部4yは、頂面4aの周縁から、頂面4aがワードライン5の側壁に連なるまでの部分にあたる。露出部4yは、コントロールゲート電極4mおよび4nが延在する方向に延在している。いずれの露出部4yもほぼ同じ幅で形成されている。   An exposed portion 4 y exposed from the word line 5 is formed on the top surface 4 a of the control gate electrode 4 located on both sides of the word line 5. The exposed portion 4 y corresponds to a portion from the periphery of the top surface 4 a to the top surface 4 a extending to the side wall of the word line 5. The exposed portion 4y extends in the direction in which the control gate electrodes 4m and 4n extend. All the exposed portions 4y are formed with substantially the same width.

主表面1a上には、シリコン窒化膜からなるゲート保護膜6mおよび6nが距離を隔てて形成されている。ゲート保護膜6mは、ワードライン5の頂面5aと、コントロールゲート電極4mの露出部4yと、コントロールゲート電極4m、ONO膜3mおよびフローティングゲート電極2mの側壁に設けられた側壁酸化膜42とを覆っている。ゲート保護膜6nは、ワードライン5の頂面5aと、コントロールゲート電極4nの露出部4yと、コントロールゲート電極4n、ONO膜3nおよびフローティングゲート電極2nの側壁に設けられた側壁酸化膜42とを覆っている。   Gate protective films 6m and 6n made of a silicon nitride film are formed on main surface 1a at a distance. The gate protective film 6m includes the top surface 5a of the word line 5, the exposed portion 4y of the control gate electrode 4m, and the side wall oxide film 42 provided on the side walls of the control gate electrode 4m, the ONO film 3m, and the floating gate electrode 2m. Covering. The gate protection film 6n includes the top surface 5a of the word line 5, the exposed portion 4y of the control gate electrode 4n, and the sidewall oxide film 42 provided on the sidewalls of the control gate electrode 4n, the ONO film 3n, and the floating gate electrode 2n. Covering.

ゲート保護膜6mおよび6nの表面は、頂面側で直線状に形成されており、その頂面側から主表面1aに向けて弧状に延びている。ゲート保護膜6mおよび6nは、接触する各ゲート電極の側壁からゲート保護膜6mおよび6nの表面までの距離が主表面1aから遠ざかるに従って小さくなるように形成されている。フローティングゲート電極2mおよび2nの間に位置する主表面1aの一部は、ゲート保護膜6mおよび6nから露出している。ゲート保護膜6mおよび6nの表面の一部を覆うように、シリコン窒化膜43mおよび43nが薄く形成されている。   The surfaces of gate protective films 6m and 6n are linearly formed on the top surface side, and extend in an arc shape from the top surface side toward main surface 1a. Gate protective films 6m and 6n are formed such that the distance from the sidewall of each gate electrode in contact with the surface of gate protective films 6m and 6n decreases as the distance from main surface 1a increases. A part of main surface 1a located between floating gate electrodes 2m and 2n is exposed from gate protective films 6m and 6n. Silicon nitride films 43m and 43n are thinly formed so as to cover part of the surfaces of gate protective films 6m and 6n.

主表面1a上には、シリコン窒化膜43mおよび43nを覆うように、シリコン酸化膜からなる層間絶縁膜8が形成されている。ゲート保護膜6mおよび6nを形成するシリコン窒化膜は、層間絶縁膜8をエッチングする際の所定のエッチング条件に対して一定以上の選択比を有する。   On main surface 1a, interlayer insulating film 8 made of a silicon oxide film is formed so as to cover silicon nitride films 43m and 43n. The silicon nitride film forming the gate protective films 6m and 6n has a selection ratio of a certain level or more with respect to predetermined etching conditions when the interlayer insulating film 8 is etched.

層間絶縁膜8には、フローティングゲート電極2mおよび2nの間に位置する主表面1aに達するコンタクトホール7が形成されている。コンタクトホール7の一部は、ゲート保護膜6mおよび6nによって規定されている。コンタクトホール7を充填するように、タングステン(W)からなるコンタクトプラグ9が形成されている。コンタクトプラグ9は、主表面1aに形成されたドレイン領域32に接触している。コンタクトプラグ9の部分9pは、ゲート保護膜6mおよび6nに接触している。   In interlayer insulating film 8, contact hole 7 reaching main surface 1a located between floating gate electrodes 2m and 2n is formed. A part of the contact hole 7 is defined by the gate protective films 6m and 6n. A contact plug 9 made of tungsten (W) is formed so as to fill the contact hole 7. Contact plug 9 is in contact with drain region 32 formed in main surface 1a. The portion 9p of the contact plug 9 is in contact with the gate protective films 6m and 6n.

ゲート保護膜6mおよび6nを介して形成されたコンタクトプラグ9とワードライン5との間の距離L(コンタクトプラグ9と頂面5aの周縁との間の距離)は、0<L≦90nmの関係を満たしている。   The distance L between the contact plug 9 formed via the gate protective films 6m and 6n and the word line 5 (the distance between the contact plug 9 and the periphery of the top surface 5a) is 0 <L ≦ 90 nm. Meet.

この発明の実施の形態1に従った半導体装置は、主表面1aを含む半導体基板としてのシリコン基板1と、主表面1a上に形成され、第1の頂面としての頂面4aを含むゲート電極と、頂面4a上に形成され、頂面4aの面積よりも小さい面積で形成された第2の頂面としての頂面5aを含む金属配線としてのワードライン5mおよび5nと、頂面5aと、ゲート電極およびワードライン5mおよび5nの側壁とを覆うゲート保護膜6mおよび6nと、ゲート保護膜6mおよび6nを覆うように主表面1a上に形成され、主表面1aに達する孔としてのコンタクトホール7を含む層間絶縁膜8と、ゲート保護膜6mおよび6nに接触する部分9pを含み、コンタクトホール7を充填する導電層としてのコンタクトプラグ9とを備える。層間絶縁膜8は、所定のエッチング条件に対してゲート保護膜6mおよび6nよりエッチングされやすい。   A semiconductor device according to the first embodiment of the present invention includes a silicon substrate 1 as a semiconductor substrate including main surface 1a, and a gate electrode formed on main surface 1a and including top surface 4a as a first top surface. And word lines 5m and 5n as metal wirings including a top surface 5a as a second top surface formed on top surface 4a and having an area smaller than the area of top surface 4a, and top surface 5a Gate protective films 6m and 6n covering the gate electrodes and side walls of word lines 5m and 5n, and contact holes formed on main surface 1a so as to cover gate protective films 6m and 6n and as holes reaching main surface 1a 7 and a contact plug 9 as a conductive layer that fills the contact hole 7 including a portion 9p that contacts the gate protective films 6m and 6n. The interlayer insulating film 8 is more easily etched than the gate protective films 6m and 6n under predetermined etching conditions.

ゲート電極およびワードライン5は、一方向に延在している。頂面4aは、ワードライン5の両側においてワードライン5から露出し、ゲート電極およびワードライン5が延在する方向に延びる露出部4yを有する。言い換えれば、ゲート電極は、チャネル長方向に第1の幅で形成されており、ワードライン5は、チャネル長方向に第1の幅よりも小さい第2の幅で形成されている。   The gate electrode and the word line 5 extend in one direction. Top surface 4a is exposed from word line 5 on both sides of word line 5, and has an exposed portion 4y extending in the direction in which the gate electrode and word line 5 extend. In other words, the gate electrode is formed with a first width in the channel length direction, and the word line 5 is formed with a second width smaller than the first width in the channel length direction.

コンタクトプラグ9からワードライン5までの距離Lは、0を超え90nm以下である。より好ましくは、コンタクトプラグ9からワードライン5までの距離Lは、70nm以上90nm以下である。ワードライン5mおよび5nは、タングステンシリサイドおよびタングステンの少なくとも一方を含む。   The distance L from the contact plug 9 to the word line 5 is more than 0 and 90 nm or less. More preferably, the distance L from the contact plug 9 to the word line 5 is not less than 70 nm and not more than 90 nm. Word lines 5m and 5n include at least one of tungsten silicide and tungsten.

ゲート電極は、主表面1a上に形成されたフローティングゲート電極2mおよび2nと、フローティングゲート電極2mおよび2n上に形成された誘電体膜としてのONO膜3mおよび3nと、ONO膜3mおよび3n上に形成され、頂面4aを有するコントロールゲート電極4mおよび4nとから構成されている。   Gate electrodes are formed on floating gate electrodes 2m and 2n formed on main surface 1a, ONO films 3m and 3n as dielectric films formed on floating gate electrodes 2m and 2n, and ONO films 3m and 3n. The control gate electrodes 4m and 4n are formed and have a top surface 4a.

図3から図11は、図1中の半導体装置の製造方法の工程を示す断面図である。以下、図1および図3から図11を用いて、図1中の半導体装置の製造方法について説明を行なう。   3 to 11 are cross-sectional views showing the steps of the method of manufacturing the semiconductor device in FIG. A method for manufacturing the semiconductor device in FIG. 1 will be described below with reference to FIGS. 1 and 3 to 11.

図3を参照して、シリコン基板1の主表面1a上に、トンネル酸化膜41nおよび41mとなるシリコン酸化膜41を形成する。次に、シリコン酸化膜41上に、フローティングゲート電極2(2mおよび2n)、ONO膜3(3mおよび3n)、コントロールゲート電極4およびワードライン5を形成するためのポリシリコン膜、ONO膜、ポリシリコン膜およびタングステンシリサイド膜を順次堆積する。さらに、コントロールゲート電極4を形成するためのポリシリコン膜上に、シリコン窒化膜11を堆積する。   Referring to FIG. 3, silicon oxide film 41 to be tunnel oxide films 41n and 41m is formed on main surface 1a of silicon substrate 1. Next, on the silicon oxide film 41, a polysilicon film, an ONO film, a poly for forming the floating gate electrode 2 (2m and 2n), the ONO film 3 (3m and 3n), the control gate electrode 4 and the word line 5 are formed. A silicon film and a tungsten silicide film are sequentially deposited. Further, a silicon nitride film 11 is deposited on the polysilicon film for forming the control gate electrode 4.

図4を参照して、シリコン窒化膜11上に所定の開口パターンを有するレジスト膜13を形成する。図5を参照して、レジスト膜13をマスクとして、シリコン窒化膜11を異方性エッチングする。これにより、レジスト膜13から露出するシリコン窒化膜11の部分が除去され、間隔を隔てた位置にシリコン窒化膜11mおよび11nが残存する。その後、レジスト膜13を除去する。   Referring to FIG. 4, a resist film 13 having a predetermined opening pattern is formed on silicon nitride film 11. Referring to FIG. 5, silicon nitride film 11 is anisotropically etched using resist film 13 as a mask. Thereby, the portion of the silicon nitride film 11 exposed from the resist film 13 is removed, and the silicon nitride films 11m and 11n remain at positions spaced apart from each other. Thereafter, the resist film 13 is removed.

図6を参照して、シリコン窒化膜11mおよび11nをマスクとして、タングステンシリサイド膜、ポリシリコン膜、ONO膜およびポリシリコン膜を順次異方性エッチングする。これにより、それぞれの膜の一部が除去され、残存する部分によって、ワードライン5mおよび5n、コントロールゲート電極4mおよび4n、ONO膜3mおよび3nならびにフローティングゲート電極2mおよび2nが形成される。   Referring to FIG. 6, the tungsten silicide film, the polysilicon film, the ONO film, and the polysilicon film are sequentially anisotropically etched using silicon nitride films 11m and 11n as a mask. Thereby, a part of each film is removed, and word lines 5m and 5n, control gate electrodes 4m and 4n, ONO films 3m and 3n, and floating gate electrodes 2m and 2n are formed by the remaining portions.

この際、マスクとしてレジスト膜ではなくシリコン窒化膜11mおよび11nを用いているため、エッチングに対するマスクの耐性を向上させることができる。これにより、マスクのすぐ下層に位置するワードライン5mおよび5nが上述の異方性エッチング時にダメージを受けることを防止できる。   At this time, since the silicon nitride films 11m and 11n are used as the mask instead of the resist film, the resistance of the mask to etching can be improved. Thereby, it is possible to prevent the word lines 5m and 5n located immediately below the mask from being damaged during the anisotropic etching described above.

図7を参照して、金属を溶解する作用のある酸系の硫酸(HSO)を含むエッチャントを用いて、ワードライン5mおよび5nをウェットエッチングする。具体的には、SPM(HSO:H=5:1、温度130℃±5℃)のエッチャントを用いて、ワードライン5mおよび5nをまずウェットエッチングする。続いて、APM(NHOH:H:HO=1:1:5、温度45℃±5℃)のエッチャントを用いて、ワードライン5mおよび5nをウェットエッチングする。さらに、この2つのエッチャントを用いた一連のウェットエッチングを5回繰り返す。 Referring to FIG. 7, word lines 5m and 5n are wet-etched using an etchant containing acid-based sulfuric acid (H 2 SO 4 ) which has an action of dissolving metal. Specifically, first, the word lines 5m and 5n are wet-etched using an etchant of SPM (H 2 SO 4 : H 2 O 2 = 5: 1, temperature 130 ° C. ± 5 ° C.). Subsequently, the word lines 5m and 5n are wet-etched using an etchant of APM (NH 4 OH: H 2 O 2 : H 2 O = 1: 1: 5, temperature 45 ° C. ± 5 ° C.). Further, a series of wet etching using these two etchants is repeated five times.

このウェットエッチングによって、周縁から中心に向けてワードライン5mおよび5nのエッチングが進行する。そして、ワードライン5mおよび5nは、チャネル長方向の幅がB2になるまで後退する。一方、ポリシリコン等からなるフローティングゲート電極2mおよび2n等は、2つのエッチャントからほとんど影響を受けることなく、フローティングゲート電極2mおよび2n等のチャネル長方向の幅はB1となる。   By this wet etching, the etching of the word lines 5m and 5n proceeds from the peripheral edge toward the center. Then, the word lines 5m and 5n move backward until the width in the channel length direction becomes B2. On the other hand, the floating gate electrodes 2m and 2n made of polysilicon or the like are hardly affected by the two etchants, and the width of the floating gate electrodes 2m and 2n etc. in the channel length direction is B1.

図8を参照して、コントロールゲート電極4mおよび4n、ONO膜3mおよび3nならびにフローティングゲート電極2mおよび2nに側壁酸化の工程を行なう。これにより、所定位置に側壁酸化膜42が薄く形成される。主表面1a上の構造物の表面を覆うように、シリコン窒化膜からなるサイドウォール15を堆積する。図9を参照して、主表面1aが露出するまでサイドウォール15を異方性エッチングするとともに、フローティングゲート電極2mおよび2n等からなるゲート電極の両側にサイドウォール15mおよび15nを残存させる。一方、この異方性エッチングによって、シリコン窒化膜11mおよび11n上のサイドウォール15が除去され、シリコン窒化膜11mおよび11nの頂面側が露出する。結果、サイドウォール15mおよびシリコン窒化膜11mによって、シリコン窒化膜からなるゲート保護膜6mが形成される。また、サイドウォール15nおよびシリコン窒化膜11nによって、シリコン窒化膜からなるゲート保護膜6nが形成される。   Referring to FIG. 8, side wall oxidation is performed on control gate electrodes 4m and 4n, ONO films 3m and 3n, and floating gate electrodes 2m and 2n. Thereby, the sidewall oxide film 42 is thinly formed at a predetermined position. A sidewall 15 made of a silicon nitride film is deposited so as to cover the surface of the structure on the main surface 1a. Referring to FIG. 9, sidewall 15 is anisotropically etched until main surface 1a is exposed, and sidewalls 15m and 15n are left on both sides of the gate electrode composed of floating gate electrodes 2m and 2n. On the other hand, the sidewall 15 on the silicon nitride films 11m and 11n is removed by this anisotropic etching, and the top surfaces of the silicon nitride films 11m and 11n are exposed. As a result, a gate protective film 6m made of a silicon nitride film is formed by the sidewalls 15m and the silicon nitride film 11m. Further, a gate protection film 6n made of a silicon nitride film is formed by the sidewalls 15n and the silicon nitride film 11n.

図10を参照して、主表面1aとゲート保護膜6mおよび6nとを覆うように、シリコン窒化膜43を、たとえば厚み15nmで形成する。シリコン窒化膜43を覆うように、層間絶縁膜8を形成するためのシリコン酸化膜を堆積する。図11を参照して、層間絶縁膜8上に図示しないレジスト膜を形成する。そのレジスト膜をマスクとして、所定のエッチング条件で層間絶縁膜8をエッチングする。このエッチングは、シリコン窒化膜43上で止まり、その後、所定のエッチングを行なうことによって主表面1a上のシリコン窒化膜43を除去する。これにより、主表面1aに達するコンタクトホール7を形成する。その後、図示しないレジスト膜を除去する。図1を参照して、コンタクトプラグ9を形成するために、コンタクトホール7をポリシリコンによって充填する。以上の工程によって、図1中の半導体装置が完成する。   Referring to FIG. 10, a silicon nitride film 43 is formed with a thickness of 15 nm, for example, so as to cover main surface 1a and gate protective films 6m and 6n. A silicon oxide film for forming the interlayer insulating film 8 is deposited so as to cover the silicon nitride film 43. Referring to FIG. 11, a resist film (not shown) is formed on interlayer insulating film 8. Using the resist film as a mask, the interlayer insulating film 8 is etched under predetermined etching conditions. This etching stops on the silicon nitride film 43, and then the silicon nitride film 43 on the main surface 1a is removed by performing a predetermined etching. Thereby, contact hole 7 reaching main surface 1a is formed. Thereafter, the resist film (not shown) is removed. Referring to FIG. 1, in order to form contact plug 9, contact hole 7 is filled with polysilicon. Through the above steps, the semiconductor device in FIG. 1 is completed.

図11に示す工程において、層間絶縁膜8のエッチング時の所定のエッチング条件に対して、シリコン窒化膜は一定以上の選択比を有する。このため、コンタクトホール7を形成する際の写真製版の精度にかかわらず、コンタクトホール7がシリコン窒化膜からなるゲート保護膜6mおよび6nを貫くことがない。これにより、そのコンタクトホール7を充填するコンタクトプラグ9が、ワードライン5mおよび5n等に接触することを防止できる。結果、短絡の発生のおそれなくゲート電極間にコンタクトを形成することができるため、ゲート電極間の距離を積極的に短くし、メモリセルの微細化を図ることができる。   In the process shown in FIG. 11, the silicon nitride film has a selection ratio of a certain level or more with respect to predetermined etching conditions when etching the interlayer insulating film 8. For this reason, the contact hole 7 does not penetrate through the gate protective films 6m and 6n made of a silicon nitride film, regardless of the accuracy of photoengraving when the contact hole 7 is formed. As a result, the contact plug 9 filling the contact hole 7 can be prevented from contacting the word lines 5m and 5n. As a result, a contact can be formed between the gate electrodes without fear of occurrence of a short circuit, so that the distance between the gate electrodes can be positively shortened and the memory cell can be miniaturized.

この発明の実施の形態1に従った半導体装置の製造方法は、シリコン基板1の主表面1a上に、シリコンを含む導電体膜としてのポリシリコン膜と、金属膜としてのタングステンシリサイド膜とを順次形成する工程と、タングステンシリサイド膜上に、窒化シリコンおよび酸化シリコンの少なくとも一方を含むマスク膜としてのシリコン窒化膜11mおよび11nを形成する工程と、シリコン窒化膜11mおよび11nをマスクとして、ポリシリコン膜の一部分およびタングステンシリサイド膜の一部分をエッチングするとともに他の部分を残存させることによって、一方向に延在するゲート電極およびワードライン5mおよび5nを形成する工程と、硫酸を含むエッチャントを用いてワードライン5mおよび5nの周縁を等方性エッチングする工程と、ゲート電極、ワードライン5mおよび5nおよびシリコン窒化膜11mおよび11nの側壁に接触するように、窒化シリコンおよび酸化シリコンの少なくとも一方を含む側壁保護膜としてのサイドウォール15mおよび15nを形成する工程とを備える。   In the method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, a polysilicon film as a conductor film containing silicon and a tungsten silicide film as a metal film are sequentially formed on main surface 1a of silicon substrate 1. A step of forming, a step of forming silicon nitride films 11m and 11n as mask films including at least one of silicon nitride and silicon oxide on the tungsten silicide film, and a polysilicon film using silicon nitride films 11m and 11n as a mask. Forming a gate electrode and word lines 5m and 5n extending in one direction by etching a part of the tungsten silicide film and a part of the tungsten silicide film and leaving the other part, and a word line using an etchant containing sulfuric acid Isotropic etching of 5m and 5n edges And sidewalls 15m and 15n as sidewall protective films including at least one of silicon nitride and silicon oxide are formed so as to be in contact with the gate electrodes, the word lines 5m and 5n, and the sidewalls of the silicon nitride films 11m and 11n. A process.

このように構成された半導体装置およびその製造方法によれば、ワードライン5mおよび5nの頂面5aは、その下層に位置するコントロールゲート電極4mおよび4nの頂面4aよりも小さい面積で形成されている。このため、頂面5aが頂面4aと同じ面積で形成されている場合と比較して、頂面5aの周縁からゲート保護膜6mおよび6nの表面までの距離を大きくすることができる。これにより、ゲート保護膜6mおよび6nの表面に接触して形成されるコンタクトプラグ9とワードライン5との間の距離が大きくなるため、これらの間の耐圧をより高い値とし、信頼性の高い半導体装置を実現することができる。   According to the semiconductor device configured as described above and the manufacturing method thereof, the top surfaces 5a of the word lines 5m and 5n are formed with a smaller area than the top surfaces 4a of the control gate electrodes 4m and 4n located therebelow. Yes. For this reason, compared with the case where the top surface 5a is formed in the same area as the top surface 4a, the distance from the periphery of the top surface 5a to the surface of the gate protective films 6m and 6n can be increased. As a result, the distance between the contact plug 9 formed in contact with the surfaces of the gate protective films 6m and 6n and the word line 5 is increased, so that the breakdown voltage between them is set to a higher value and the reliability is high. A semiconductor device can be realized.

また、頂面4aは、ゲート電極およびワードライン5が延在する方向に延びる露出部4yを有する。このため、ゲート電極およびワードライン5が延在する方向のいずれの位置にコンタクトプラグ9を形成する場合にも、上述の効果を得ることができる。   The top surface 4a has an exposed portion 4y extending in the direction in which the gate electrode and the word line 5 extend. Therefore, even when the contact plug 9 is formed at any position in the direction in which the gate electrode and the word line 5 extend, the above-described effect can be obtained.

また、コンタクトプラグ9とワードライン5との間の距離Lは、0を超え90nm以下に設定されている。距離Lが0である場合、コンタクトプラグ9およびワードライン5が接触しているため、両者が短絡する。また、距離Lが90nmよりも大きい場合、ゲート保護膜6mおよび6nの膜厚が大きくなりすぎるため、フローティングゲート電極2mおよび2nの間でゲート保護膜6mおよび6nから露出する主表面1aを十分な面積で得ることができない。したがって、距離Lを上述の範囲に設定することによって、このような事態を回避することができる。   Further, the distance L between the contact plug 9 and the word line 5 is set to be more than 0 and 90 nm or less. When the distance L is 0, since the contact plug 9 and the word line 5 are in contact with each other, both are short-circuited. Further, when the distance L is greater than 90 nm, the thickness of the gate protective films 6m and 6n becomes too large, so that the main surface 1a exposed from the gate protective films 6m and 6n is sufficient between the floating gate electrodes 2m and 2n. Can't get by area. Therefore, such a situation can be avoided by setting the distance L to the above range.

また、タングステンシリサイドからなるワードライン5mおよび5nをウェットエッチングする際、硫酸を含むエッチャントを用いている。このため、ポリシリコンからなるフローティングゲート電極2mおよび2n等にほとんど影響を与えることなく、ワードライン5mおよび5nのみを効率的に後退させることができる。   Further, when wet etching is performed on the word lines 5m and 5n made of tungsten silicide, an etchant containing sulfuric acid is used. For this reason, only the word lines 5m and 5n can be effectively retracted without substantially affecting the floating gate electrodes 2m and 2n made of polysilicon.

さらに、このウェットエッチング時、ワードライン5mおよび5n上にはレジスト膜ではなくシリコン窒化膜11mおよび11nがマスクとして用いられている。シリコン窒化膜11mおよび11nは、硫酸を含むエッチャントを用いたウェットエッチングによってほとんど溶解されない。   Further, during this wet etching, silicon nitride films 11m and 11n are used as masks on the word lines 5m and 5n instead of the resist film. Silicon nitride films 11m and 11n are hardly dissolved by wet etching using an etchant containing sulfuric acid.

ウェットエッチングに使用されるSPMおよびAPMのエッチャントは、通常、成膜工程前などの洗浄工程にも使用される。マスクとしてレジスト膜を用いた場合、硫酸を含むエッチャントによってレジスト膜が溶解されるため、エッチャントが汚染されてしまう。そして、その汚染されたエッチャントを洗浄液として使用した場合、洗浄したシリコン基板等に汚染が広がってしまう。このため、本実施の形態では、エッチャントを汚染させることがないシリコン窒化膜11mおよび11nをマスクとして用いている。   The SPM and APM etchants used for wet etching are usually used for cleaning processes such as before the film forming process. When a resist film is used as a mask, the resist film is dissolved by an etchant containing sulfuric acid, so that the etchant is contaminated. When the contaminated etchant is used as a cleaning liquid, the contamination spreads on the cleaned silicon substrate. Therefore, in this embodiment, the silicon nitride films 11m and 11n that do not contaminate the etchant are used as a mask.

なお、本実施の形態では、ゲート電極をフローティングゲート電極、誘電体膜およびコントロールゲート電極から構成し、これらを備えるフラッシュメモリにおいて上述の効果が得られるものとして説明を行なった。しかし、本発明の半導体装置はフラッシュメモリに限定されるものではなく、SAC構造を用いたトランジスタ全般に適用することが可能である。   In the present embodiment, the gate electrode is composed of a floating gate electrode, a dielectric film, and a control gate electrode, and a flash memory including these has been described as having the above-described effects. However, the semiconductor device of the present invention is not limited to the flash memory, and can be applied to all transistors using the SAC structure.

(実施の形態2)
図12は、この発明の実施の形態2における半導体装置を示す断面図である。図12を参照して、この発明の実施の形態2における半導体装置は、実施の形態1における半導体装置と基本的には同様の構造を備える。以下において、重複する構造の説明は省略する。
(Embodiment 2)
12 is a sectional view showing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 12, the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention basically has the same structure as the semiconductor device according to the first embodiment. In the following, description of overlapping structures is omitted.

主表面1a上には、シリコン酸化膜からなるゲート保護膜23mおよび23nが距離を隔てて形成されている。ゲート保護膜23mは、ワードライン5の頂面5aと、コントロールゲート電極4mの露出部4yと、コントロールゲート電極4m、ONO膜3mおよびフローティングゲート電極2mの側壁に設けられた側壁酸化膜42とを覆っている。ゲート保護膜23nは、ワードライン5の頂面5aと、コントロールゲート電極4nの露出部4yと、コントロールゲート電極4n、ONO膜3nおよびフローティングゲート電極2nの側壁に設けられた側壁酸化膜42とを覆っている。ゲート保護膜23mおよび23nを形成するシリコン酸化膜は、ドープされている不純物濃度の違いなどから、層間絶縁膜8をエッチングする所定のエッチング条件に対して一定以上の選択比を有する。   On main surface 1a, gate protective films 23m and 23n made of a silicon oxide film are formed at a distance. The gate protection film 23m includes the top surface 5a of the word line 5, the exposed portion 4y of the control gate electrode 4m, and the sidewall oxide film 42 provided on the sidewalls of the control gate electrode 4m, the ONO film 3m, and the floating gate electrode 2m. Covering. The gate protective film 23n includes the top surface 5a of the word line 5, the exposed portion 4y of the control gate electrode 4n, and the sidewall oxide film 42 provided on the sidewalls of the control gate electrode 4n, the ONO film 3n, and the floating gate electrode 2n. Covering. The silicon oxide film that forms the gate protective films 23m and 23n has a selection ratio of a certain level or higher with respect to predetermined etching conditions for etching the interlayer insulating film 8 due to a difference in doped impurity concentration.

ゲート保護膜23mおよび23nの表面の一部を覆うように、シリコン窒化膜43mおよび43nが薄く形成されている。シリコン窒化膜43mおよび43nは、コンタクトホール7が達する部分を除く主表面1aの他の部分をも覆っている。シリコン窒化膜43mおよび43nは、主に、コンタクトホール7を形成するためのエッチング時に、エッチングがシリコン基板1に突き抜けることを防止するために形成されている。   Silicon nitride films 43m and 43n are thinly formed so as to cover part of the surfaces of gate protective films 23m and 23n. Silicon nitride films 43m and 43n also cover other parts of main surface 1a excluding the part where contact hole 7 reaches. The silicon nitride films 43m and 43n are mainly formed to prevent the etching from penetrating into the silicon substrate 1 during the etching for forming the contact hole 7.

図12中の半導体装置の製造方法は、実施の形態1における半導体装置の製造方法と基本的には同様の工程を備える。但し、実施の形態1の図3に示す工程において、ワードライン5を形成するためのタングステンシリサイド膜上に、マスク膜としてのシリコン酸化膜を形成する。また、図8に示す工程において、シリコン酸化膜からなるサイドウォールを形成する。   The semiconductor device manufacturing method in FIG. 12 includes basically the same steps as the semiconductor device manufacturing method in the first embodiment. However, in the step shown in FIG. 3 of the first embodiment, a silicon oxide film as a mask film is formed on the tungsten silicide film for forming the word line 5. Further, in the step shown in FIG. 8, a sidewall made of a silicon oxide film is formed.

このように構成された半導体装置およびその製造方法によれば、実施の形態1に記載の効果と同様の効果を奏することができる。また、窒化膜から放出されるイオンガスは、フラッシュメモリのE(消去)/W(書き込み)の特性に悪影響を与える。本実施の形態では、シリコン酸化膜からなるゲート保護膜23mおよび23n上にシリコン窒化膜43mおよび43nを薄く形成するだけであるため、上述のイオンガスによる影響を小さくすることができる。   According to the semiconductor device configured as described above and the manufacturing method thereof, the same effects as those described in the first embodiment can be obtained. The ion gas released from the nitride film adversely affects the E (erase) / W (write) characteristics of the flash memory. In the present embodiment, since the silicon nitride films 43m and 43n are only formed thin on the gate protective films 23m and 23n made of silicon oxide films, the influence of the above-described ion gas can be reduced.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

この発明の実施の形態1における半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device in Embodiment 1 of this invention. 図1中の半導体装置を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing the semiconductor device in FIG. 1. 図1中の半導体装置の製造方法の第1工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 1st process of the manufacturing method of the semiconductor device in FIG. 図1中の半導体装置の製造方法の第2工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 2nd process of the manufacturing method of the semiconductor device in FIG. 図1中の半導体装置の製造方法の第3工程を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a third step of the method for manufacturing the semiconductor device in FIG. 1. 図1中の半導体装置の製造方法の第4工程を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a fourth step of the method for manufacturing the semiconductor device in FIG. 1. 図1中の半導体装置の製造方法の第5工程を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a fifth step of the method for manufacturing the semiconductor device in FIG. 1. 図1中の半導体装置の製造方法の第6工程を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a sixth step of the method for manufacturing the semiconductor device in FIG. 1. 図1中の半導体装置の製造方法の第7工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 7th process of the manufacturing method of the semiconductor device in FIG. 図1中の半導体装置の製造方法の第8工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 8th process of the manufacturing method of the semiconductor device in FIG. 図1中の半導体装置の製造方法の第9工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 9th process of the manufacturing method of the semiconductor device in FIG. この発明の実施の形態2における半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device in Embodiment 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 シリコン基板、1a 主表面、2m,2n フローティングゲート電極、3m,3n ONO膜、4a,5a 頂面、4m,4n コントロールゲート電極、4y 露出部、5m,5n ワードライン、6m,6n,23m,23n ゲート保護膜、7 コンタクトホール、8 層間絶縁膜、9 コンタクトプラグ、9p 部分、11m,11n シリコン窒化膜、15m,15n サイドウォール。   1 silicon substrate, 1a main surface, 2m, 2n floating gate electrode, 3m, 3n ONO film, 4a, 5a top surface, 4m, 4n control gate electrode, 4y exposed part, 5m, 5n word line, 6m, 6n, 23m, 23n Gate protective film, 7 contact hole, 8 interlayer insulation film, 9 contact plug, 9p portion, 11m, 11n silicon nitride film, 15m, 15n sidewall.

Claims (6)

主表面を含む半導体基板と、
前記主表面上に形成され、第1の頂面を含むゲート電極と、
前記第1の頂面上に形成され、前記第1の頂面の面積よりも小さい面積で形成された第2の頂面を含む金属配線と、
前記第2の頂面と、前記ゲート電極および前記金属配線の側壁とを覆うゲート保護膜と、
前記ゲート保護膜を覆うように前記主表面上に形成され、前記主表面に達する孔を含み、所定のエッチング条件に対して前記ゲート保護膜よりエッチングされやすい層間絶縁膜と、
前記ゲート保護膜に接触する部分を含み、前記孔を充填する導電層とを備える、半導体装置。
A semiconductor substrate including a main surface;
A gate electrode formed on the main surface and including a first top surface;
A metal wiring including a second top surface formed on the first top surface and having an area smaller than an area of the first top surface;
A gate protective film covering the second top surface and the gate electrode and the side wall of the metal wiring;
An interlayer insulating film that is formed on the main surface so as to cover the gate protective film, includes a hole reaching the main surface, and is more easily etched than the gate protective film under a predetermined etching condition;
A semiconductor device comprising: a conductive layer including a portion in contact with the gate protective film and filling the hole.
前記ゲート電極および前記金属配線は、一方向に延在しており、前記第1の頂面は、前記金属配線の両側において前記金属配線から露出し、前記ゲート電極および前記金属配線が延在する方向に延びる露出部を有する、請求項1に記載の半導体装置。   The gate electrode and the metal wiring extend in one direction, the first top surface is exposed from the metal wiring on both sides of the metal wiring, and the gate electrode and the metal wiring extend. The semiconductor device according to claim 1, comprising an exposed portion extending in a direction. 前記導電層から前記金属配線までの距離は、0を超え90nm以下である、請求項1または2に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein a distance from the conductive layer to the metal wiring is greater than 0 and equal to or less than 90 nm. 前記ゲート電極は、前記主表面上に形成されたフローティングゲート電極と、前記フローティングゲート電極上に形成された誘電体膜と、前記誘電体膜上に形成され、前記第1の頂面を有するコントロールゲート電極とから構成されている、請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体装置。   The gate electrode includes a floating gate electrode formed on the main surface, a dielectric film formed on the floating gate electrode, and a control formed on the dielectric film and having the first top surface. The semiconductor device according to claim 1, comprising a gate electrode. 前記金属配線は、タングステンシリサイドおよびタングステンの少なくとも一方を含む、請求項1から4のいずれか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the metal wiring includes at least one of tungsten silicide and tungsten. 半導体基板の主表面上に、シリコンを含む導電体膜と、金属膜とを順次形成する工程と、
前記金属膜上に、窒化シリコンおよび酸化シリコンの少なくとも一方を含むマスク膜を形成する工程と、
前記マスク膜をマスクとして、前記導電体膜の一部分および前記金属膜の一部分をエッチングするとともに他の部分を残存させることによって、一方向に延在するゲート電極および金属配線を形成する工程と、
硫酸を含むエッチャントを用いて前記金属配線の周縁を等方性エッチングする工程と、
前記ゲート電極、前記金属配線および前記マスク膜の側壁に接触するように、窒化シリコンおよび酸化シリコンの少なくとも一方を含む側壁保護膜を形成する工程とを備える、半導体装置の製造方法。
A step of sequentially forming a conductor film containing silicon and a metal film on a main surface of a semiconductor substrate;
Forming a mask film containing at least one of silicon nitride and silicon oxide on the metal film;
Forming a gate electrode and a metal wiring extending in one direction by etching a part of the conductor film and a part of the metal film and leaving another part using the mask film as a mask;
A step of isotropically etching the periphery of the metal wiring using an etchant containing sulfuric acid;
Forming a sidewall protective film including at least one of silicon nitride and silicon oxide so as to be in contact with the gate electrode, the metal wiring, and the sidewall of the mask film.
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