JP2007005699A - Nonvolatile semiconductor storage device and its manufacturing method - Google Patents

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Masatoshi Arai
雅利 荒井
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To rapidly perform a reading operation by lowering the resistance of a bit line, and to attain a refinement concerning a nonvolatile semiconductor storage device where an impurity diffusion layer is made to be the bit line. <P>SOLUTION: The nonvolatile semiconductor storage device includes a plurality of gate electrodes 103 which are arranged by isolation in matrix on a semiconductor substrate 101, and respectively formed by the interposition of a gate insulating film 102 between the gate electrodes 103 and the semiconductor substrate 101; and a plurality of diffusion layers 106 of the bit lines which are respectively formed in regions on the semiconductor substrate 101 between the gate electrodes arranged in a row direction among the plurality of gate electrodes 103. The diffusion layers 106 have a metallic layer or a metallic silicide layer 108 at least on the layers 106. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体基板に形成された不純物拡散層をビットラインに持つ不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device having an impurity diffusion layer formed on a semiconductor substrate in a bit line and a method for manufacturing the same.

近年、不揮発性半導体記憶装置のうち半導体基板に形成された不純物拡散層をビットラインとする不揮発性半導体記憶装置は、高集積化が可能なデバイスとして注目されている。   In recent years, a nonvolatile semiconductor memory device using an impurity diffusion layer formed on a semiconductor substrate as a bit line among nonvolatile semiconductor memory devices has attracted attention as a device that can be highly integrated.

図25は従来の拡散層をビットラインに持つ不揮発性半導体記憶装置の断面構成を示している(例えば、特許文献1を参照。)。図25に示すように、従来例に係るメモリセルは、p型シリコンからなる基板1の上部に形成されたソース/ドレイン領域となる拡散層2、3と、基板1における拡散層2、3同士の間に形成されたチャネル領域4とを有している。チャネル領域4の上方には、シリコン酸化膜5、シリコン窒化膜6及びシリコン酸化膜7からなる積層膜であるゲート絶縁膜8が形成され、該ゲート絶縁膜8の上にはゲート電極9が形成されている。ゲート電極9はワード線として機能する。また、拡散層2、3とゲート電極9との間には層間絶縁膜10が形成されている。ゲート絶縁膜8を構成するシリコン窒化膜6に対してチャネル領域4からホットエレクトロンを注入することにより、所望のデータが書き込まれる。ここで、図示はしていないが、シリコン窒化膜6と拡散層3とは、上下方向の一部がオーバーラップするように形成されており、また、シリコン窒化膜6と拡散層2との間には、所定の間隔11をおくためのオフセット部11が設けられている。
特開2000―031436号公報
FIG. 25 shows a cross-sectional configuration of a conventional nonvolatile semiconductor memory device having a diffusion layer as a bit line (see, for example, Patent Document 1). As shown in FIG. 25, the memory cell according to the conventional example includes diffusion layers 2 and 3 serving as source / drain regions formed on an upper portion of a substrate 1 made of p-type silicon, and diffusion layers 2 and 3 on the substrate 1. Channel region 4 formed between the two. Above the channel region 4, a gate insulating film 8, which is a laminated film composed of a silicon oxide film 5, a silicon nitride film 6 and a silicon oxide film 7, is formed, and a gate electrode 9 is formed on the gate insulating film 8. Has been. The gate electrode 9 functions as a word line. An interlayer insulating film 10 is formed between the diffusion layers 2 and 3 and the gate electrode 9. Desired data is written by injecting hot electrons from the channel region 4 into the silicon nitride film 6 constituting the gate insulating film 8. Here, although not shown, the silicon nitride film 6 and the diffusion layer 3 are formed so as to partially overlap each other in the vertical direction, and between the silicon nitride film 6 and the diffusion layer 2. Is provided with an offset portion 11 for providing a predetermined interval 11.
JP 2000-031436 A

しかしながら、前記従来の不揮発性半導体記憶装置は、ビットラインを構成する不純物拡散層の低抵抗化が困難であるという問題を有している。図25に示すように、従来の不揮発性半導体記憶装置においては、ビットラインである拡散層2、3の上には、層間絶縁膜10が埋め込まれるように形成されている。このため、低抵抗化を図る金属によるシリサイド化処理を実施できない。このように、拡散層2、3が低抵抗化されない場合には、拡散層2、3における寄生抵抗が増大して、飽和電流量が減少することにより、読み出し動作を高速化することが困難となる。また、シリサイド化処理に代えて、拡散層2、3の低抵抗化を図る手法として、該拡散層2、3に複数のコンタクトプラグ(いわゆる裏打ちコンタクト)を設ける場合には、複数のコンタクトプラグを形成するための面積が増大することにより、トランジスタ等の素子形成領域の面積が圧迫されてしまう。   However, the conventional nonvolatile semiconductor memory device has a problem that it is difficult to reduce the resistance of the impurity diffusion layer constituting the bit line. As shown in FIG. 25, in the conventional nonvolatile semiconductor memory device, an interlayer insulating film 10 is formed to be buried on the diffusion layers 2 and 3 which are bit lines. For this reason, the silicidation process by the metal which aims at low resistance cannot be implemented. As described above, when the resistances of the diffusion layers 2 and 3 are not lowered, it is difficult to speed up the read operation because the parasitic resistance in the diffusion layers 2 and 3 increases and the saturation current amount decreases. Become. Further, as a technique for reducing the resistance of the diffusion layers 2 and 3 in place of the silicidation process, when a plurality of contact plugs (so-called backing contacts) are provided in the diffusion layers 2 and 3, a plurality of contact plugs are used. As the area for forming increases, the area of an element formation region such as a transistor is pressed.

また、従来の不揮発性半導体記憶装置の製造方法は、拡散層2、3を形成した後に層間絶縁膜10を形成しているため、高温の熱処理を伴う通常のトランジスタを形成する以外にも、通常のトランジスタの製造プロセスでは実施されない工程が付加されている。このため、拡散層2、3の不純物が熱拡散してしまい、拡散層2、3を微細化することが困難である。さらに、不揮発性半導体記憶装置をロジック回路部と1つのチップに混載する場合には、拡散層2、3及び層間絶縁膜10を形成した後に、ロジック回路部におけるトランジスタのゲート電極を形成しなければならず、ロジック回路部に対する熱処理によって、さらに拡散層2、3の不純物が熱拡散してしまい、微細化はより一層困難となる。   In addition, since the conventional method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device forms the interlayer insulating film 10 after the diffusion layers 2 and 3 are formed, in addition to forming a normal transistor with high-temperature heat treatment, Steps not implemented in the transistor manufacturing process are added. For this reason, the impurities in the diffusion layers 2 and 3 are thermally diffused, and it is difficult to miniaturize the diffusion layers 2 and 3. Further, when the non-volatile semiconductor memory device is mounted on the logic circuit portion and one chip, the gate electrodes of the transistors in the logic circuit portion must be formed after the diffusion layers 2 and 3 and the interlayer insulating film 10 are formed. In addition, the impurities in the diffusion layers 2 and 3 are further thermally diffused by the heat treatment on the logic circuit portion, and miniaturization becomes even more difficult.

本発明は、前記従来の問題に鑑み、不純物拡散層をビットラインとする不揮発性半導体記憶装置において、ビットラインの低抵抗化により読み出し動作の高速化を実現できると共に微細化をも実現できるようにすることを目的とする。   In view of the above-described conventional problems, the present invention can realize a high-speed read operation and miniaturization in a nonvolatile semiconductor memory device using an impurity diffusion layer as a bit line by reducing the resistance of the bit line. The purpose is to do.

前記の目的を達成するため、本発明は、不揮発性半導体記憶装置の製造方法を、行列状で且つ孤立して形成された複数のゲート電極のうちビット線が延びる方向(列方向)に隣接するゲート電極同士の間に埋め込み絶縁膜(ゲート間絶縁膜)を形成して複数のゲート電極を埋め込み絶縁膜を含め列方向に延びるストライプ状パターンとした後、半導体領域における該ストライプ状パターンの間の領域にそれぞれ拡散層を形成し、形成された各拡散層を金属によりシリサイド化する構成とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device adjacent to a direction in which a bit line extends (column direction) among a plurality of gate electrodes formed in a matrix and isolated. A buried insulating film (inter-gate insulating film) is formed between the gate electrodes to form a plurality of gate electrodes in a stripe pattern extending in the column direction including the buried insulating film, and then between the stripe patterns in the semiconductor region. A diffusion layer is formed in each region, and each formed diffusion layer is silicided with a metal.

具体的に、本発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、半導体領域の上に行列状に且つ孤立して配置され、半導体領域との間にゲート絶縁膜をそれぞれ介在させて形成された複数のゲート電極と、半導体領域の上部における、複数のゲート電極のうちの行方向に配置されたゲート電極同士の間の領域にそれぞれ形成されたビット線である複数の拡散層とを備え、複数の拡散層は、少なくともその上部に金属層又は金属シリサイド層を有していることを特徴とする。   Specifically, a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention includes a plurality of gates that are arranged in a matrix and isolated on a semiconductor region, with a gate insulating film interposed between the gate electrode and the semiconductor region. A plurality of diffusion layers, each of which includes an electrode and a plurality of diffusion layers that are bit lines respectively formed in regions between the gate electrodes arranged in the row direction among the plurality of gate electrodes in the upper portion of the semiconductor region Has a metal layer or a metal silicide layer at least on the top thereof.

本発明の不揮発性半導体記憶装置において、ゲート絶縁膜は、電荷を蓄積可能な絶縁膜を含む積層膜であることが好ましい。   In the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, the gate insulating film is preferably a stacked film including an insulating film capable of storing electric charge.

この場合に、積層膜は、第1の酸化シリコン層、窒化シリコン層及び第2の酸化シリコン層からなることが好ましい。   In this case, the laminated film is preferably composed of a first silicon oxide layer, a silicon nitride layer, and a second silicon oxide layer.

また、本発明の不揮発性半導体記憶装置において、各ゲート電極は、それぞれが半導体領域側から順次形成された浮遊ゲート電極、容量絶縁膜及び制御ゲート電極からなり、浮遊ゲート電極は、電荷を蓄積することが好ましい。   In the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, each gate electrode includes a floating gate electrode, a capacitor insulating film, and a control gate electrode, which are sequentially formed from the semiconductor region side, and the floating gate electrode accumulates electric charges. It is preferable.

本発明の不揮発性半導体記憶装置は、複数のゲート電極のうちの列方向に配置されたゲート電極同士の間の領域にそれぞれ形成され、紫外線の透過量が酸化シリコンよりも少ない材料によって形成されたゲート間絶縁膜をさらに備えていることが好ましい。   The nonvolatile semiconductor memory device of the present invention is formed in a region between gate electrodes arranged in the column direction among a plurality of gate electrodes, and is formed of a material that transmits less ultraviolet light than silicon oxide. It is preferable to further include an inter-gate insulating film.

本発明の不揮発性半導体記憶装置において、各ゲート電極は、少なくともその上部に金属層又は金属シリサイド層を有していることが好ましい。   In the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, each gate electrode preferably has a metal layer or a metal silicide layer at least on the top thereof.

本発明の不揮発性半導体記憶装置において、各ゲート電極は、該ゲート電極の上面に形成されたキャップ絶縁膜とその側面上に形成された側壁絶縁膜とを有しており、該不揮発性半導体記憶装置は、拡散層の上に自己整合的に形成され、該拡散層とそれぞれ電気的に接続された複数のコンタクトプラグをさらに備えていることが好ましい。   In the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, each gate electrode has a cap insulating film formed on the upper surface of the gate electrode and a sidewall insulating film formed on the side surface thereof, and the nonvolatile semiconductor memory Preferably, the device further includes a plurality of contact plugs formed on the diffusion layer in a self-aligned manner and each electrically connected to the diffusion layer.

本発明の不揮発性半導体記憶装置において、半導体領域はシリコンからなり、ゲート電極は多結晶シリコンからなることが好ましい。   In the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, the semiconductor region is preferably made of silicon, and the gate electrode is preferably made of polycrystalline silicon.

また、本発明に係る第1の不揮発性半導体記憶装置の製造方法は、行列状に配置された複数のメモリセルを有する不揮発性半導体記憶装置の製造方法を対象とし、半導体領域の上に、ゲート絶縁膜を形成する工程(a)と、ゲート絶縁膜の上にゲート電極形成膜を形成した後、形成したゲート電極形成膜に対してパターニングを行なって、ゲート電極形成膜から行列状に且つ孤立して配置された複数のゲート電極構造体を形成する工程(b)と、複数のゲート電極構造体のうちの列方向に隣接するゲート電極構造体同士の間の領域に、それぞれ第1の埋め込み絶縁膜を形成する工程(c)と、各ゲート電極構造体及び第1の埋め込み絶縁膜をマスクとして、半導体領域にイオン注入を行なうことにより、半導体領域の上部における、複数のゲート電極構造体のうちの行方向に並ぶゲート電極構造体同士の間の領域にそれぞれビット線となる複数の拡散層を形成する工程(d)と、各拡散層の上部を金属によりシリサイド化する工程(e)とを備えていることを特徴とする。   A first non-volatile semiconductor memory device manufacturing method according to the present invention is directed to a non-volatile semiconductor memory device manufacturing method having a plurality of memory cells arranged in a matrix, and includes a gate over a semiconductor region. Step (a) of forming an insulating film, and after forming a gate electrode forming film on the gate insulating film, patterning is performed on the formed gate electrode forming film so that it is isolated in a matrix form from the gate electrode forming film. Forming a plurality of gate electrode structures arranged in a row, and a first embedding in a region between the gate electrode structures adjacent to each other in the column direction among the plurality of gate electrode structures. A step (c) of forming an insulating film, and ion implantation into the semiconductor region using each gate electrode structure and the first buried insulating film as a mask, thereby forming a plurality of gates in the upper portion of the semiconductor region. A step (d) of forming a plurality of diffusion layers each serving as a bit line in a region between the gate electrode structures arranged in the row direction in the first electrode structure, and silicidizing the upper portion of each diffusion layer with a metal And a step (e).

第1の不揮発性半導体記憶装置の製造方法において、工程(b)は、複数のゲート電極構造体を形成するよりも前に、形成したゲート電極形成膜に対して選択的にエッチングを行なうことにより、ゲート電極形成膜から列方向に延びるストライプ状パターンを形成する工程と、形成したストライプ状パターン同士の間の各空隙を第2の埋め込み絶縁膜により埋め込む工程と、形成した第2の埋め込み絶縁膜を残した状態で、ストライプ状パターンから複数のゲート電極構造体を形成する工程とを含み、工程(c)は、第1の埋め込み絶縁膜を形成した後、第2の埋め込み絶縁膜及び該第2の埋め込み絶縁膜の下側に位置するゲート絶縁膜を除去する工程を含むことが好ましい。   In the first method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, the step (b) is performed by selectively etching the formed gate electrode formation film before forming the plurality of gate electrode structures. A step of forming a stripe pattern extending in the column direction from the gate electrode forming film, a step of filling each gap between the formed stripe patterns with a second buried insulating film, and a second buried insulating film formed Forming a plurality of gate electrode structures from the stripe pattern in a state where the first embedded insulating film is formed, and the step (c) forms the second embedded insulating film and the second embedded insulating film after forming the first embedded insulating film. Preferably, the method includes a step of removing the gate insulating film located below the two buried insulating films.

また、第1の不揮発性半導体記憶装置の製造方法において、工程(b)は、ゲート電極形成膜を形成した後、ストライプ状パターンを形成するよりも前に、ゲート電極形成膜の上にキャップ絶縁膜を形成する工程を含み、ゲート電極形成膜に対するパターニングは、キャップ絶縁膜と共に行ない、工程(d)は、複数の拡散層を形成した後、ゲート電極構造体における拡散層側の側面上に側壁絶縁膜を形成する工程を含み、工程(e)よりも後に、キャップ絶縁膜及び側壁絶縁膜をマスクとして、各拡散層と電気的に接続されるコンタクトプラグを自己整合的に形成する工程(f)をさらに備えていることが好ましい。   In the first method for manufacturing a non-volatile semiconductor memory device, the step (b) includes forming a cap insulation on the gate electrode formation film after forming the gate electrode formation film and before forming the stripe pattern. A step of forming a film, and patterning the gate electrode forming film is performed together with the cap insulating film. In the step (d), a plurality of diffusion layers are formed, and then sidewalls are formed on the side surfaces of the gate electrode structure on the diffusion layer side. A step of forming a contact plug electrically connected to each diffusion layer in a self-alignment manner after the step (e) using the cap insulating film and the sidewall insulating film as a mask (f). ).

この場合に、半導体領域はシリコンからなり、ゲート電極形成膜は多結晶シリコンからなり、第1の埋め込み絶縁膜は窒化シリコンからなり、第2の埋め込み絶縁膜は酸化シリコンからなることが好ましい。   In this case, it is preferable that the semiconductor region is made of silicon, the gate electrode formation film is made of polycrystalline silicon, the first buried insulating film is made of silicon nitride, and the second buried insulating film is made of silicon oxide.

本発明に係る第2の不揮発性半導体記憶装置の製造方法は、行列状に配置された複数のメモリセルを有する不揮発性半導体記憶装置の製造方法を対象とし、半導体領域の上に、ゲート絶縁膜を形成する工程(a)と、ゲート絶縁膜の上にゲート電極形成膜を形成した後、形成したゲート電極形成膜に対してパターニングを行なって、ゲート電極形成膜から行方向に延びる第1のストライプ状パターンを形成する工程(b)と、形成した第1のストライプ状パターン同士の間の各空隙を埋め込み絶縁膜により埋め込む工程(c)と、第1のストライプ状パターン及び埋め込み絶縁膜に対して列方向に延びる第2のストライプ状パターンを持つように選択的にエッチングを行なうことにより、ストライプ状パターンから、行列状に配置され且つ埋め込み絶縁膜を列方向に対向する各壁面同士の間に残存させた複数のゲート電極構造体を形成する工程(d)と、各ゲート電極構造体及び埋め込み絶縁膜をマスクとして、半導体領域にイオン注入を行なうことにより、半導体領域の上部における、複数のゲート電極構造体のうちの行方向に並ぶゲート電極構造体同士の間の領域にそれぞれビット線となる複数の拡散層を形成する工程(e)と、各拡散層の上部を金属によりシリサイド化する工程(f)とを備えていることを特徴とする。   A second non-volatile semiconductor memory device manufacturing method according to the present invention is directed to a non-volatile semiconductor memory device manufacturing method having a plurality of memory cells arranged in a matrix. A gate insulating film is formed on a semiconductor region. Forming a gate electrode forming film on the gate insulating film, and then patterning the formed gate electrode forming film to form a first extending in the row direction from the gate electrode forming film. A step (b) of forming a stripe pattern, a step (c) of filling each gap between the formed first stripe patterns with a buried insulating film, and the first stripe pattern and the buried insulating film. By selectively etching to have a second stripe pattern extending in the column direction, the stripe pattern is arranged in a matrix and buried. A step (d) of forming a plurality of gate electrode structures in which the embedded insulating films are left between the wall surfaces facing each other in the column direction, and ions are formed in the semiconductor region using each gate electrode structure and the embedded insulating film as a mask. Step (e) of forming a plurality of diffusion layers each serving as a bit line in a region between the gate electrode structures aligned in the row direction among the plurality of gate electrode structures by performing implantation (e And a step (f) of siliciding the upper part of each diffusion layer with a metal.

第2の不揮発性半導体記憶装置の製造方法において、工程(b)は、ゲート電極形成膜を形成した後、第1のストライプ状パターンを形成するよりも前に、ゲート電極形成膜の上にキャップ絶縁膜を形成する工程を含み、ゲート電極形成膜に対するパターニングは、キャップ絶縁膜と共に行ない、工程(e)は、複数の拡散層を形成した後、ゲート電極構造体における拡散層側の側面上に側壁絶縁膜を形成する工程を含み、第2の不揮発性半導体記憶装置の製造方法は、工程(f)よりも後に、キャップ絶縁膜及び側壁絶縁膜をマスクとして、各拡散層と電気的に接続されるコンタクトプラグを自己整合的に形成する工程(g)をさらに備えていることが好ましい。   In the second method for manufacturing a non-volatile semiconductor memory device, in the step (b), a cap is formed on the gate electrode formation film after forming the gate electrode formation film and before forming the first stripe pattern. The step of forming an insulating film includes patterning the gate electrode forming film together with the cap insulating film, and the step (e) forms a plurality of diffusion layers and then forms a plurality of diffusion layers on the side surface of the gate electrode structure on the diffusion layer side. The method for manufacturing the second nonvolatile semiconductor memory device includes a step of forming a sidewall insulating film, and the second nonvolatile semiconductor memory device is electrically connected to each diffusion layer after the step (f) using the cap insulating film and the sidewall insulating film as a mask. Preferably, the method further includes a step (g) of forming the contact plug to be formed in a self-aligning manner.

第1又は第2の不揮発性半導体記憶装置の製造方法において、キャップ絶縁膜を設ける場合に、ゲート電極形成膜は多結晶シリコンからなり、キャップ絶縁膜及び側壁絶縁膜は窒化シリコンからなることが好ましい。   In the first or second method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, when the cap insulating film is provided, the gate electrode forming film is preferably made of polycrystalline silicon, and the cap insulating film and the sidewall insulating film are preferably made of silicon nitride. .

第1又は第2の不揮発性半導体記憶装置の製造方法において、工程(a)において、ゲート絶縁膜は、半導体領域の上に、第1の酸化シリコン層、窒化シリコン層及び第2の酸化シリコン層を順次積層して形成することが好ましい。   In the first or second nonvolatile semiconductor memory device manufacturing method, in the step (a), the gate insulating film is formed on the semiconductor region with the first silicon oxide layer, the silicon nitride layer, and the second silicon oxide layer. It is preferable to sequentially stack the layers.

第1又は第2の不揮発性半導体記憶装置の製造方法において、ゲート電極形成膜は多結晶シリコンからなり、拡散層をシリサイド化する工程において、各ゲート電極構造体の上部をも金属シリサイド化することが好ましい。   In the first or second method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, the gate electrode formation film is made of polycrystalline silicon, and the upper part of each gate electrode structure is also silicidized in the step of siliciding the diffusion layer. Is preferred.

第1又は第2の不揮発性半導体記憶装置の製造方法において、ゲート絶縁膜はトンネル絶縁膜であり、工程(b)において、ゲート電極形成膜は、トンネル絶縁膜の上に浮遊ゲート形成膜、容量絶縁膜及び制御ゲート形成膜を順次積層して形成し、ゲート電極構造体は、浮遊ゲート形成膜から形成された浮遊ゲート電極と、容量絶縁膜と、制御ゲート形成膜から形成された制御ゲート電極とから構成されることが好ましい。   In the first or second method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, the gate insulating film is a tunnel insulating film, and in step (b), the gate electrode forming film is formed on the tunnel insulating film with a floating gate forming film and a capacitor. The gate electrode structure is formed by sequentially laminating an insulating film and a control gate forming film, and the gate electrode structure includes a floating gate electrode formed from the floating gate forming film, a capacitive insulating film, and a control gate electrode formed from the control gate forming film. It is preferable that it is comprised from these.

この場合に、浮遊ゲート形成膜及び制御ゲート形成膜のうち少なくとも制御ゲート形成膜は多結晶シリコンからなり、拡散層をシリサイド化する工程において、制御ゲート電極の上部をも金属シリサイド化することが好ましい。   In this case, at least the control gate formation film of the floating gate formation film and the control gate formation film is preferably made of polycrystalline silicon, and it is preferable that the upper part of the control gate electrode is also metal-silicided in the step of siliciding the diffusion layer. .

本発明に係る不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法によると、ビット線を構成する拡散層を金属シリサイド化により低抵抗化できるため、読み出し動作の高速化及び半導体素子の微細化による高集積化を同時に実現できる。その上、メモリ回路とロジック回路とを1つのチップ上に形成する混載プロセスにおいては、本発明のメモリ回路はロジック回路に対してプロセスの共通化が容易であるため、安定したプロセスを低コストで実現できる。   According to the nonvolatile semiconductor memory device and the method for manufacturing the same according to the present invention, the resistance of the diffusion layer constituting the bit line can be reduced by metal silicidation, so that the read operation can be performed at a high speed and the semiconductor element can be miniaturized. It can be realized at the same time. In addition, in the mixed mounting process in which the memory circuit and the logic circuit are formed on one chip, the memory circuit of the present invention can easily share the process with the logic circuit. realizable.

(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態について図面を参照しながら説明する。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の第1の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置を示している。図1に示すように、例えばp型シリコン(Si)からなる半導体基板101の主面上には、それぞれ不純物がドープされた多結晶シリコンからなり、孤立して形成されたゲート電極構造体として複数のゲート電極103が行列状に配置されている。   FIG. 1 shows a nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, on the main surface of a semiconductor substrate 101 made of, for example, p-type silicon (Si), a plurality of gate electrode structures each made of polycrystalline silicon doped with impurities are formed in isolation. The gate electrodes 103 are arranged in a matrix.

各ゲート電極103と半導体基板101との間には、ゲート絶縁膜102が形成されている。ゲート絶縁膜102は、酸化シリコン(SiO2 )からなる下層絶縁膜102aと、窒化シリコン(SiN)からなる中層絶縁膜102bと、酸化シリコン(SiO2 )からなる上層絶縁膜102cとにより構成され、窒化シリコンからなる中層絶縁膜102bに電荷が蓄積される。 A gate insulating film 102 is formed between each gate electrode 103 and the semiconductor substrate 101. The gate insulating film 102 is made and the lower insulating film 102a made of silicon oxide (SiO 2), and the middle insulating layer 102b made of silicon nitride (SiN), by the upper insulating film 102c made of silicon oxide (SiO 2), Electric charges are accumulated in the middle insulating film 102b made of silicon nitride.

複数のゲート電極103のうち列方向に隣接するゲート電極103同士の間には、窒化シリコンからなる第1の埋め込み絶縁膜(ゲート間絶縁膜)104が形成されている。従って、複数のゲート電極103は第1の埋め込み絶縁膜104を含め列方向に延びるストライプ状パターンとして形成されている。   A first buried insulating film (inter-gate insulating film) 104 made of silicon nitride is formed between the gate electrodes 103 adjacent in the column direction among the plurality of gate electrodes 103. Therefore, the plurality of gate electrodes 103 are formed as a stripe pattern extending in the column direction including the first buried insulating film 104.

半導体基板101におけるストライプ状パターンから露出する部分には、それぞれ不純物イオンが選択的に導入され、ビット線(ビットライン)として機能する複数の拡散層106が形成されている。ストライプ状パターンの拡散層106側の各側面上には、酸化シリコンからなる側壁絶縁膜107がそれぞれ形成されている。   Impurity ions are selectively introduced into portions exposed from the stripe pattern in the semiconductor substrate 101, and a plurality of diffusion layers 106 functioning as bit lines (bit lines) are formed. A sidewall insulating film 107 made of silicon oxide is formed on each side surface on the diffusion layer 106 side of the stripe pattern.

側壁絶縁膜107が形成されたストライプ状パターンから露出する各拡散層106の上部及び各ゲート電極103の上部は、例えばコバルト(Co)によるシリサイド層108がそれぞれ形成されている。   A silicide layer 108 made of, for example, cobalt (Co) is formed on the upper portion of each diffusion layer 106 and the upper portion of each gate electrode 103 exposed from the stripe pattern on which the sidewall insulating film 107 is formed.

複数のゲート電極103のうち行方向に隣接するゲート電極103は、その上方を行方向に延びるように設けられた配線であるワード線110に対して、それぞれシリサイド層108及び該シリサイド層108の上に形成されたコンタクトプラグ109を介して電気的に接続されている。なお、図示はしていないが、残りのゲート電極103に対しても同様に、行方向に隣接する一群のゲート電極103は図示したワード線110とは異なる他のワード線とそれぞれ接続されている。   Among the plurality of gate electrodes 103, the gate electrode 103 adjacent in the row direction is above the silicide layer 108 and the silicide layer 108 with respect to the word line 110 that is a wiring provided so as to extend in the row direction. It is electrically connected via a contact plug 109 formed in the. Although not shown, the group of gate electrodes 103 adjacent to each other in the row direction is also connected to another word line different from the illustrated word line 110, similarly to the remaining gate electrodes 103. .

このように、第1の実施形態においては、ビット線である拡散層106及びゲート電極103、特に拡散層106を金属によりシリサイド化しているため、ビット線を低抵抗化できることにより、データの読み出し動作の高速化を実現できる。   As described above, in the first embodiment, since the diffusion layer 106 and the gate electrode 103 which are bit lines, particularly the diffusion layer 106, are silicided with metal, the resistance of the bit line can be reduced, so that the data read operation can be performed. Can be speeded up.

以下、前記のように構成された不揮発性半導体記憶装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device configured as described above will be described with reference to the drawings.

図2(a)〜図2(d)及び図3(a)〜図3(c)は本発明の第1の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の工程順の部分的な断面構成及び斜視構成を示している。   2 (a) to 2 (d) and FIGS. 3 (a) to 3 (c) are partial cross-sectional views in the order of steps of the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention. 1 shows a configuration and a perspective configuration.

まず、図2(a)に示すように、半導体基板101を温度が900℃の酸化雰囲気で熱処理することにより、半導体基板101の主面の全面にわたって膜厚が7nmの酸化シリコンからなる下層絶縁膜102aを形成する。続いて、下層絶縁膜102aの上に、基板温度を700℃とする低圧化学気相堆積(LPCVD)法により、膜厚が15nmの窒化シリコンからなる中層絶縁膜102bを形成する。続いて、中層絶縁膜102bの上に、温度が1000℃の酸化雰囲気で熱処理することにより、膜厚が7nmの上層絶縁膜102cを形成する。これにより、下層絶縁膜102a、中層絶縁膜102b及び上層絶縁膜102cにより構成された、いわゆるONO膜であるゲート絶縁膜102が形成される。その後、基板温度を600℃とするLPCVD法により、ゲート絶縁膜102の上に、膜厚が200nmの多結晶シリコンからなるゲート電極形成膜を堆積する。続いて、リソグラフィ法により、堆積したゲート電極形成膜の上に列方向に延びるストライプ状の開口パターンを有する第1のマスクパターン(図示せず)を形成し、形成した第1のマスクパターンを用いて、ゲート電極形成膜に対して塩素(Cl2 )を主成分とするエッチングガスによりドライエッチングを行なう。これにより、ゲート電極形成膜から列方向に延びるストライプ状パターンを有するゲート電極形成膜103Aが形成される。 First, as shown in FIG. 2A, a lower insulating film made of silicon oxide having a thickness of 7 nm over the entire main surface of the semiconductor substrate 101 by heat-treating the semiconductor substrate 101 in an oxidizing atmosphere having a temperature of 900 ° C. 102a is formed. Subsequently, an intermediate insulating film 102b made of silicon nitride having a film thickness of 15 nm is formed on the lower insulating film 102a by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) with a substrate temperature of 700 ° C. Subsequently, an upper insulating film 102c having a thickness of 7 nm is formed on the middle insulating film 102b by heat treatment in an oxidizing atmosphere having a temperature of 1000 ° C. Thereby, the gate insulating film 102 which is a so-called ONO film composed of the lower insulating film 102a, the middle insulating film 102b, and the upper insulating film 102c is formed. Thereafter, a gate electrode formation film made of polycrystalline silicon having a thickness of 200 nm is deposited on the gate insulating film 102 by LPCVD with a substrate temperature of 600 ° C. Subsequently, a first mask pattern (not shown) having a stripe-shaped opening pattern extending in the column direction is formed on the deposited gate electrode formation film by lithography, and the formed first mask pattern is used. Then, dry etching is performed on the gate electrode formation film with an etching gas containing chlorine (Cl 2 ) as a main component. Thereby, the gate electrode formation film 103A having a stripe pattern extending in the column direction from the gate electrode formation film is formed.

次に、図2(b)に示すように、第1のマスクパターンを除去した後、LPCVD法により、半導体基板101の上にゲート電極形成膜103Aからなるストライプ状パターンを含む全面にわたってシリコン酸化膜を堆積し、堆積したシリコン酸化膜に対してフッ化炭素を主成分とするエッチングガスを用いたドライエッチによるエッチバックを行なう。これにより、ゲート電極形成膜103Aにおけるストライプ状パターンの各空隙に酸化シリコンからなる第2の埋め込み絶縁膜105を残存させる。   Next, as shown in FIG. 2B, after removing the first mask pattern, a silicon oxide film is formed on the entire surface including the stripe pattern formed of the gate electrode formation film 103A on the semiconductor substrate 101 by LPCVD. Then, the deposited silicon oxide film is etched back by dry etching using an etching gas containing carbon fluoride as a main component. As a result, the second buried insulating film 105 made of silicon oxide is left in each gap of the stripe pattern in the gate electrode formation film 103A.

次に、ストライプ状パターンを有するゲート電極形成膜103Aとその空隙を埋める第2の埋め込み絶縁膜105の上に、リソグラフィ法により、ゲート電極形成膜103Aのストライプ方向と交差する方向、すなわち行方向に延びるストライプ状の開口パターンを有する第2のマスクパターン(図示せず)を形成し、形成した第2のマスクパターンを用いて、ゲート電極形成膜103Aに対して塩素を主成分とするエッチングガスによるドライエッチングを行なう。このドライエッチングにより、多結晶シリコンからなるゲート電極形成膜103Aのみが選択的にエッチングされるため、図2(c)に示すように、ストライプ状のゲート電極形成膜103Aから、行列状に配置され且つ孤立した複数のゲート電極103を得ることができる。   Next, on the gate electrode formation film 103A having a stripe pattern and the second buried insulating film 105 that fills the gap, a direction crossing the stripe direction of the gate electrode formation film 103A, that is, the row direction is formed by lithography. A second mask pattern (not shown) having an extended stripe-shaped opening pattern is formed, and an etching gas containing chlorine as a main component is used for the gate electrode formation film 103A using the formed second mask pattern. Perform dry etching. Since only the gate electrode formation film 103A made of polycrystalline silicon is selectively etched by this dry etching, the stripe-shaped gate electrode formation film 103A is arranged in a matrix form as shown in FIG. In addition, a plurality of isolated gate electrodes 103 can be obtained.

次に、図2(d)に示すように、第2のマスクパターンを除去した後、LPCVD法により、半導体基板101の上にゲート電極103及び第2の埋め込み絶縁膜105を含む全面にわたってシリコン窒化膜を堆積し、堆積したシリコン窒化膜に対してフッ化炭素を主成分とするエッチングガスを用いたエッチバックを行なう。これにより、列方向に隣接するゲート電極103同士の間の領域にそれぞれ窒化シリコンからなる第1の埋め込み絶縁膜104が充填される。   Next, as shown in FIG. 2D, after the second mask pattern is removed, the entire surface including the gate electrode 103 and the second buried insulating film 105 on the semiconductor substrate 101 is silicon nitrided by LPCVD. A film is deposited, and the deposited silicon nitride film is etched back using an etching gas containing carbon fluoride as a main component. Thus, the first buried insulating film 104 made of silicon nitride is filled in the region between the gate electrodes 103 adjacent in the column direction.

次に、図3(a)に示すように、第1の埋め込み絶縁膜104が形成された状態で、第2の埋め込み絶縁膜105に対してフッ酸を含む水溶液でウェットエッチングを行なうことにより、酸化シリコンからなる第2の埋め込み酸化膜105及びその下の上層絶縁膜102cを除去する。その後、ドライエッチング法により、中層絶縁膜102b及び下層絶縁膜102aを順次除去することにより、半導体基板101の主面における行方向に隣接するゲート電極103同士の間の領域を露出する。これにより、行列状に配置された複数のゲート電極103は、列方向に隣接するゲート電極103同士の間を第1の埋め込み絶縁膜104により埋め込まれた状態となり、列方向に延びるストライプ状パターンとなる。   Next, as shown in FIG. 3A, wet etching is performed on the second buried insulating film 105 with an aqueous solution containing hydrofluoric acid while the first buried insulating film 104 is formed. The second buried oxide film 105 made of silicon oxide and the upper insulating film 102c therebelow are removed. Thereafter, the intermediate insulating film 102b and the lower insulating film 102a are sequentially removed by dry etching, thereby exposing a region between the gate electrodes 103 adjacent in the row direction on the main surface of the semiconductor substrate 101. As a result, the plurality of gate electrodes 103 arranged in a matrix form are in a state where the gate electrodes 103 adjacent to each other in the column direction are filled with the first buried insulating film 104, and the stripe pattern extending in the column direction Become.

次に、図3(b)に示すように、ゲート電極103及び第1の埋め込み絶縁膜104からなるストライプ状パターンをマスクとして、例えば、半導体基板101の主面に対して垂直な方向に、すなわち法線に対して傾きを0°として、注入エネルギーを30KeVとし、且つドーズ量を3×1015atoms/cm-2とする注入条件で、ヒ素(As)イオンを半導体基板101にイオン注入することにより、半導体基板101のストライプ状パターンから露出する領域にビット線となる拡散層106を形成する。続いて、LPCVD法により、半導体基板101上にゲート電極103及び第1の埋め込み絶縁膜104を含む全面にわたって膜厚が100nmのシリコン酸化膜を堆積する。その後、堆積したシリコン酸化膜に対してフッ化炭素を主成分とするエッチングガスを用いたエッチバックを行なって、ゲート電極103及び第1の埋め込み絶縁膜104からなるストライプ状パターンの各側面上に、側壁絶縁膜107をそれぞれ形成する。続いて、半導体基板101の上にストライプ状パターンを含む全面にわたって、例えばスパッタ法又は真空蒸着法により、コバルトよりなる金属膜を堆積し、公知の熱処理(例えば温度が800℃で10秒間程度の熱処理)を施すことにより、各ゲート電極103及び各拡散層106の上部にのみシリサイド層108を形成する。なお、シリサイド層108は必ずしもシリコンとの間で合金化(シリサイド化)される必要はない。例えば、各ゲート電極103及び各拡散層106の上部を開口するマスクパターンを形成した後に、形成したマスクパターンを介在させて金属層を堆積し、その後マスクパターンを除去するいわゆるリフトオフを行なえば、シリサイド化されにくい金属、例えばタングステン(W)等により、金属層が単独で形成できる。 Next, as shown in FIG. 3B, for example, in the direction perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate 101, that is, using the stripe pattern formed of the gate electrode 103 and the first buried insulating film 104 as a mask, Arsenic (As) ions are ion-implanted into the semiconductor substrate 101 under an implantation condition in which the inclination is 0 ° with respect to the normal, the implantation energy is 30 KeV, and the dose is 3 × 10 15 atoms / cm −2. As a result, a diffusion layer 106 serving as a bit line is formed in a region exposed from the stripe pattern of the semiconductor substrate 101. Subsequently, a silicon oxide film having a thickness of 100 nm is deposited on the entire surface including the gate electrode 103 and the first buried insulating film 104 on the semiconductor substrate 101 by LPCVD. Thereafter, etch back is performed on the deposited silicon oxide film using an etching gas mainly composed of carbon fluoride, and on each side surface of the stripe pattern including the gate electrode 103 and the first buried insulating film 104. Then, sidewall insulating films 107 are respectively formed. Subsequently, a metal film made of cobalt is deposited on the entire surface including the stripe pattern on the semiconductor substrate 101 by, for example, a sputtering method or a vacuum evaporation method, and a known heat treatment (for example, a heat treatment at a temperature of 800 ° C. for about 10 seconds). ) To form silicide layers 108 only on the gate electrodes 103 and the diffusion layers 106. Note that the silicide layer 108 is not necessarily alloyed (silicided) with silicon. For example, after forming a mask pattern that opens the top of each gate electrode 103 and each diffusion layer 106, depositing a metal layer with the formed mask pattern interposed, and then performing so-called lift-off to remove the mask pattern, silicide A metal layer can be formed independently from a metal that is not easily formed, such as tungsten (W).

次に、図3(c)に示すように、行列状に配置されたゲート電極103のうち拡散層106と交差する方向、すなわち行方向に並ぶゲート電極103に例えばタングステン(W)からなるコンタクトプラグ109を形成し、行方向に並ぶゲート電極103同士をワード線110によってそれぞれ電気的に接続して、不揮発性半導体記憶装置を得る。   Next, as shown in FIG. 3C, contact plugs made of tungsten (W), for example, are arranged on the gate electrodes 103 arranged in a matrix in the direction intersecting the diffusion layer 106, that is, in the row direction. 109 is formed and the gate electrodes 103 arranged in the row direction are electrically connected to each other by the word line 110 to obtain a nonvolatile semiconductor memory device.

第1の実施形態によると、ゲート絶縁膜102にONO膜を用いて電荷を捕獲する不揮発性半導体記憶装置において、ビット線を構成する拡散層106を金属により確実にシリサイド化できるため、拡散層(ビット線)106の低抵抗化を実現できる。このため、ビット線の抵抗による遅延を抑制できるので、高速な読み出し動作を実現することができる。   According to the first embodiment, in the nonvolatile semiconductor memory device that uses the ONO film as the gate insulating film 102 to capture charges, the diffusion layer 106 constituting the bit line can be reliably silicided with a metal. The resistance of the bit line) 106 can be reduced. For this reason, delay due to the resistance of the bit line can be suppressed, so that a high-speed read operation can be realized.

また、拡散層106を形成した後の熱負荷(サーマルバジェット)が小さいため、拡散層106における熱拡散も抑制されるので、さらなる微細化をも実現可能となる。   Further, since the thermal load (thermal budget) after forming the diffusion layer 106 is small, thermal diffusion in the diffusion layer 106 is also suppressed, so that further miniaturization can be realized.

また、第1の実施形態においては、拡散層106の上に、従来例に示した特殊な層間絶縁膜10を形成する必要がないため、拡散層106に対する熱処理及びシリサイド化処理をロジック回路部と共通化することも可能となる。従って、最小限の熱処理でメモリセルを形成することができる。   In the first embodiment, since it is not necessary to form the special interlayer insulating film 10 shown in the conventional example on the diffusion layer 106, the heat treatment and the silicidation processing on the diffusion layer 106 are performed with the logic circuit portion. It can be shared. Therefore, a memory cell can be formed with a minimum heat treatment.

また、第1の実施形態においては、孤立した各ゲート電極103同士の間の空隙を埋める第1の埋め込み絶縁膜104に窒化シリコンを用いている。このように、第1の埋め込み絶縁膜104に、酸化シリコンよりも紫外光を遮光する能力が高い窒化シリコンを用いることにより、半導体基板101において紫外光により励起された電子がゲート絶縁膜102に捕獲されてしまい、メモリセルのしきい値電圧をばらつかせるという不具合を抑止することができる。   In the first embodiment, silicon nitride is used for the first buried insulating film 104 that fills the gaps between the isolated gate electrodes 103. As described above, by using silicon nitride, which has a higher ability to shield ultraviolet light than silicon oxide, as the first buried insulating film 104, electrons excited by ultraviolet light in the semiconductor substrate 101 are captured by the gate insulating film 102. Therefore, the problem of varying the threshold voltage of the memory cell can be suppressed.

また、第1の実施形態においては、電荷蓄積特性が優れていることから、ONO膜をメモリセルのゲート絶縁膜102に用いたが、これに限られない。例えば、ゲート絶縁膜102を、酸化シリコンからなる下層絶縁膜102aと窒化シリコンからなる中層絶縁膜102bとにより構成するON膜等をトラップ膜として用いてもよい。   In the first embodiment, since the charge accumulation characteristics are excellent, the ONO film is used as the gate insulating film 102 of the memory cell. However, the present invention is not limited to this. For example, the gate insulating film 102 may be an ON film formed of a lower insulating film 102a made of silicon oxide and an intermediate insulating film 102b made of silicon nitride or the like as a trap film.

また、第1の実施形態においては、ビット線である拡散層106を隣接するメモリセル(ビット)と共用する、いわゆる仮想接地型のアレイ構造としたが、これに限られず、隣接するビットとは共用しない、いわゆるAND型アレイ構造を採ることもできる。   In the first embodiment, a so-called virtual ground type array structure in which the diffusion layer 106 serving as a bit line is shared with adjacent memory cells (bits) is used. It is also possible to adopt a so-called AND type array structure that is not shared.

また、第1の実施形態においては、シリサイド層108を形成する金属材料にコバルトを用いたが、チタン(Ti)又はニッケル(Ni)等の他の金属材料を用いてもよい。   In the first embodiment, cobalt is used as the metal material for forming the silicide layer 108, but other metal materials such as titanium (Ti) or nickel (Ni) may be used.

また、第1の実施形態においては、第1の埋め込み絶縁膜104及び第2の埋め込み絶縁膜105の形成にエッチバック法を用いたが、化学機械的研磨(CMP)法を用いることもできる。   In the first embodiment, the etch back method is used to form the first buried insulating film 104 and the second buried insulating film 105, but a chemical mechanical polishing (CMP) method can also be used.

(第1の実施形態の一変形例)
以下、本発明の第1の実施形態の一変形例について図面を参照しながら説明する。
(One modification of the first embodiment)
Hereinafter, a modification of the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図4は本発明の第1の実施形態の一変形例に係る不揮発性半導体記憶装置を示している。図4において、図1に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。   FIG. 4 shows a nonvolatile semiconductor memory device according to a modification of the first embodiment of the present invention. In FIG. 4, the same components as those shown in FIG.

図4に示すように、本変形例に係る不揮発性半導体記憶装置は、各ゲート電極103の上面にシリサイド層108を設ける代わりに、窒化シリコンからなるキャップ層121を設けている。さらに、側壁絶縁膜117の組成を酸化シリコンに代えて窒化シリコンとしている。   As shown in FIG. 4, the nonvolatile semiconductor memory device according to this modification includes a cap layer 121 made of silicon nitride instead of providing the silicide layer 108 on the upper surface of each gate electrode 103. Further, the composition of the sidewall insulating film 117 is silicon nitride instead of silicon oxide.

これにより、各ゲート電極103は、上面及び側面を窒化シリコンで覆われるため、各ビット線を構成する各拡散層106と電気的な接続を取るビット線コンタクト122を形成する際に、自己整合的に形成することが可能となるので、不揮発性半導体記憶装置のさらなる微細化を実現できる。   As a result, each gate electrode 103 is covered with silicon nitride on the top surface and side surfaces, so that when forming the bit line contact 122 that is electrically connected to each diffusion layer 106 constituting each bit line, self-alignment is achieved. Therefore, further miniaturization of the nonvolatile semiconductor memory device can be realized.

以下、前記のように構成された不揮発性半導体記憶装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device configured as described above will be described with reference to the drawings.

図5(a)〜図5(d)及び図6(a)〜図6(c)は本発明の第1の実施形態の一変形例に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の工程順の部分的な断面構成及び斜視構成を示している。   FIG. 5A to FIG. 5D and FIG. 6A to FIG. 6C show the order of steps in the method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the modification of the first embodiment of the present invention. A partial cross-sectional configuration and a perspective configuration are shown.

まず、図5(a)に示すように、第1の実施形態と同様にして、半導体基板101の主面上に、膜厚が7nmの酸化シリコンからなる下層絶縁膜102aと、膜厚が15nmの窒化シリコンからなる中層絶縁膜102bと、膜厚が7nmの上層絶縁膜102cとを順次成膜して、ONO構造を持つゲート絶縁膜102を形成する。その後、LPCVD法により、ゲート絶縁膜102の上に、膜厚が200nmの多結晶シリコンからなるゲート電極形成膜を堆積する。続いて、LPCVD法により、ゲート電極形成膜の上に、膜厚が100nmの窒化シリコンからなるキャップ層121を堆積する。その後、リソグラフィ法により、堆積したキャップ層121の上に列方向に延びるストライプ状の開口パターンを有する第1のマスクパターン(図示せず)を形成し、形成した第1のマスクパターンを用いて、キャップ層121に対してはフッ化炭素を主成分とするエッチングガスにより、ゲート電極形成膜に対しては塩素を主成分とするエッチングガスによりドライエッチングを行なう。これにより、それぞれの上面にキャップ層121が形成されたゲート電極形成膜から、列方向に延びるストライプ状パターンを有するゲート電極形成膜103Aが形成される。   First, as shown in FIG. 5A, as in the first embodiment, a lower insulating film 102a made of silicon oxide having a thickness of 7 nm and a thickness of 15 nm are formed on the main surface of the semiconductor substrate 101. An intermediate insulating film 102b made of silicon nitride and an upper insulating film 102c with a thickness of 7 nm are sequentially formed to form a gate insulating film 102 having an ONO structure. Thereafter, a gate electrode formation film made of polycrystalline silicon having a thickness of 200 nm is deposited on the gate insulating film 102 by LPCVD. Subsequently, a cap layer 121 made of silicon nitride having a thickness of 100 nm is deposited on the gate electrode formation film by LPCVD. Thereafter, a first mask pattern (not shown) having a stripe-shaped opening pattern extending in the column direction is formed on the deposited cap layer 121 by lithography, and the first mask pattern thus formed is used. The cap layer 121 is dry-etched with an etching gas mainly containing fluorocarbon, and the gate electrode forming film is dry-etched with an etching gas mainly containing chlorine. Thereby, the gate electrode forming film 103A having a stripe pattern extending in the column direction is formed from the gate electrode forming film having the cap layer 121 formed on the upper surface thereof.

次に、図5(b)に示すように、第1のマスクパターンを除去した後、LPCVD法により、半導体基板101の上にキャップ層121を有するストライプ状パターンを含む全面にわたってシリコン酸化膜を堆積し、堆積したシリコン酸化膜に対してフッ化炭素を主成分とするエッチングガスを用いたエッチバックを行なう。これにより、キャップ層121とゲート電極形成膜103Aとを含むストライプ状パターンの各空隙に酸化シリコンからなる第2の埋め込み絶縁膜105を残存させる。   Next, as shown in FIG. 5B, after removing the first mask pattern, a silicon oxide film is deposited over the entire surface including the stripe pattern having the cap layer 121 on the semiconductor substrate 101 by the LPCVD method. Then, etch back is performed on the deposited silicon oxide film using an etching gas mainly composed of carbon fluoride. As a result, the second buried insulating film 105 made of silicon oxide is left in each gap of the stripe pattern including the cap layer 121 and the gate electrode formation film 103A.

次に、キャップ層121を有するストライプ状パターンと該ストライプ状パターンの空隙を埋める第2の埋め込み絶縁膜105との上に、リソグラフィ法により、行方向に延びるストライプ状の開口パターンを有する第2のマスクパターン(図示せず)を形成し、形成した第2のマスクパターンを用いて、キャップ層121に対してはフッ化炭素を主成分とするエッチングガスにより、また、ゲート電極形成膜103Aに対して塩素を主成分とするエッチングガスによりドライエッチングを行なう。このドライエッチングにより、多結晶シリコンからなるゲート電極形成膜103Aのみが選択的にエッチングされるため、図5(c)に示すように、ストライプ状のゲート電極形成膜103Aから、行列状に配置され且つ孤立した複数のゲート電極103を得ることができる。このとき、窒化シリコンからなるキャップ層121と、酸化シリコンからなる第2の埋め込み絶縁膜105とはエッチング選択比が小さいが、第2の埋め込み絶縁膜105の膜厚はキャップ層121の膜厚よりも十分に大きいため、不具合は生じない。   Next, on the stripe pattern having the cap layer 121 and the second buried insulating film 105 filling the gap of the stripe pattern, a second pattern having a stripe-like opening pattern extending in the row direction is formed by lithography. A mask pattern (not shown) is formed. Using the formed second mask pattern, the cap layer 121 is etched with an etching gas mainly composed of carbon fluoride, and the gate electrode formation film 103A. Then, dry etching is performed with an etching gas mainly containing chlorine. Since only the gate electrode formation film 103A made of polycrystalline silicon is selectively etched by this dry etching, the stripe-shaped gate electrode formation film 103A is arranged in a matrix as shown in FIG. 5C. In addition, a plurality of isolated gate electrodes 103 can be obtained. At this time, the etching selectivity between the cap layer 121 made of silicon nitride and the second buried insulating film 105 made of silicon oxide is small, but the film thickness of the second buried insulating film 105 is larger than the film thickness of the cap layer 121. Is sufficiently large so that no malfunction occurs.

次に、図5(d)に示すように、第2のマスクパターンを除去した後、LPCVD法により、半導体基板101の上にキャップ層121及び第2の埋め込み絶縁膜105を含む全面にわたってシリコン窒化膜を堆積し、堆積したシリコン窒化膜に対してフッ化炭素を主成分とするエッチングガスを用いたエッチバックを行なう。これにより、キャップ層121を含め行方向に隣接するゲート電極103同士の間の領域にそれぞれ窒化シリコンからなる第1の埋め込み絶縁膜104が充填される。   Next, as shown in FIG. 5D, after the second mask pattern is removed, the entire surface including the cap layer 121 and the second buried insulating film 105 on the semiconductor substrate 101 is silicon nitrided by LPCVD. A film is deposited, and the deposited silicon nitride film is etched back using an etching gas containing carbon fluoride as a main component. As a result, the first buried insulating film 104 made of silicon nitride is filled in the region between the gate electrodes 103 adjacent to each other in the row direction, including the cap layer 121.

次に、図6(a)に示すように、第1の埋め込み絶縁膜104が形成された状態で、第2の埋め込み絶縁膜105に対してフッ酸を含む水溶液でウェットエッチングを行なうことにより、酸化シリコンからなる第2の埋め込み酸化膜105及びその下の上層絶縁膜102cを除去する。その後、ドライエッチング法により、中層絶縁膜102b及び下層絶縁膜102aを除去することにより、半導体基板101を露出する。これにより、行列状に配置された複数のゲート電極103は、列方向に隣接するゲート電極103同士の間を第1の埋め込み絶縁膜104により埋め込まれた状態となり、列方向に延びるストライプ状パターンとなる。   Next, as shown in FIG. 6A, wet etching is performed on the second buried insulating film 105 with an aqueous solution containing hydrofluoric acid in a state where the first buried insulating film 104 is formed. The second buried oxide film 105 made of silicon oxide and the upper insulating film 102c therebelow are removed. Thereafter, the semiconductor substrate 101 is exposed by removing the middle insulating film 102b and the lower insulating film 102a by dry etching. As a result, the plurality of gate electrodes 103 arranged in a matrix form are in a state where the gate electrodes 103 adjacent to each other in the column direction are filled with the first buried insulating film 104, and the stripe pattern extending in the column direction Become.

次に、図6(b)に示すように、キャップ層121及び第1の埋め込み絶縁膜104を含むストライプ状パターンをマスクとして、例えば、半導体基板101の主面に対して垂直な方向に、注入エネルギーを30KeVとし、且つドーズ量を3×1015atoms/cm-2とする注入条件で、ヒ素(As)イオンを半導体基板101にイオン注入することにより、半導体基板101のストライプ状パターンから露出する領域にビット線となる拡散層106を形成する。続いて、LPCVD法により、半導体基板101上にキャップ層121及び第1の埋め込み絶縁膜104を含む全面にわたって膜厚が100nmのシリコン窒化膜を堆積する。その後、堆積したシリコン窒化膜に対してフッ化炭素を主成分とするエッチングガスを用いたエッチバックを行なって、ゲート電極103及び第1の埋め込み絶縁膜104からなるストライプ状パターンの各側面上に、窒化シリコンからなる側壁絶縁膜117をそれぞれ形成する。続いて、半導体基板101の上にストライプ状パターンを含む全面にわたって、例えばスパッタ法又は真空蒸着法により、コバルトよりなる金属膜を堆積し、所定の熱処理を施すことにより、各拡散層106の上部にのみシリサイド層108を形成する。 Next, as shown in FIG. 6B, implantation is performed in a direction perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate 101, for example, using a stripe pattern including the cap layer 121 and the first buried insulating film 104 as a mask. Arsenic (As) ions are ion-implanted into the semiconductor substrate 101 under an implantation condition in which the energy is 30 KeV and the dose is 3 × 10 15 atoms / cm −2 , thereby exposing the stripe pattern of the semiconductor substrate 101. A diffusion layer 106 serving as a bit line is formed in the region. Subsequently, a silicon nitride film having a thickness of 100 nm is deposited on the entire surface including the cap layer 121 and the first buried insulating film 104 on the semiconductor substrate 101 by LPCVD. Thereafter, the deposited silicon nitride film is etched back using an etching gas containing carbon fluoride as a main component, and on each side surface of the striped pattern composed of the gate electrode 103 and the first buried insulating film 104. Then, sidewall insulating films 117 made of silicon nitride are formed. Subsequently, a metal film made of cobalt is deposited on the entire surface including the stripe pattern on the semiconductor substrate 101 by, for example, a sputtering method or a vacuum evaporation method, and a predetermined heat treatment is performed, so that a predetermined heat treatment is performed. Only the silicide layer 108 is formed.

次に、図6(c)に示すように、行列状に配置されたゲート電極103のうち拡散層106と交差する方向、すなわち行方向に並ぶ複数のゲート電極103にコンタクトプラグ109を形成し、行方向に並ぶゲート電極103同士をワード線110によってそれぞれ電気的に接続する。続いて、各拡散層106の上にシリサイド層108を介在させてビット線コンタクト122を自己整合的に形成して、不揮発性半導体記憶装置を得る。   Next, as shown in FIG. 6C, contact plugs 109 are formed in a plurality of gate electrodes 103 arranged in a row direction, that is, in a direction intersecting the diffusion layer 106 among the gate electrodes 103 arranged in a matrix. The gate electrodes 103 arranged in the row direction are electrically connected to each other by a word line 110. Subsequently, the bit line contact 122 is formed on each diffusion layer 106 in a self-aligned manner with the silicide layer 108 interposed therebetween, thereby obtaining a nonvolatile semiconductor memory device.

(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態ついて図面を参照しながら説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図7は本発明の第2の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置を示している。図7において、図1に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。   FIG. 7 shows a nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 7, the same components as those shown in FIG.

図7に示すように、第2の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置は、複数のゲート電極103のうち列方向(拡散層106が延びる方向)に隣接するゲート電極103同士の間に埋め込む埋め込み絶縁膜(ゲート間絶縁膜)114を窒化シリコンに代えて酸化シリコンとしている。これにより、不揮発性半導体記憶装置の製造プロセスを第1の実施形態と比べて簡略化することができる。   As shown in FIG. 7, the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment is embedded between the gate electrodes 103 adjacent in the column direction (direction in which the diffusion layer 106 extends) among the plurality of gate electrodes 103. The insulating film (inter-gate insulating film) 114 is made of silicon oxide instead of silicon nitride. Thereby, the manufacturing process of the nonvolatile semiconductor memory device can be simplified as compared with the first embodiment.

以下、前記のように構成された不揮発性半導体記憶装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device configured as described above will be described with reference to the drawings.

図8(a)〜図8(c)、図9(a)及び図9(b)は本発明の第2の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の工程順の部分的な断面構成及び斜視構成を示している。   FIG. 8A to FIG. 8C, FIG. 9A and FIG. 9B are partial cross sections in the order of steps of the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention. 1 shows a configuration and a perspective configuration.

まず、図8(a)に示すように、第1の実施形態と同様にして、半導体基板101の主面上に、膜厚が7nmの酸化シリコンからなる下層絶縁膜102aと、膜厚が15nmの窒化シリコンからなる中層絶縁膜102bと、膜厚が7nmの上層絶縁膜102cとを順次成膜して、ONO構造を持つゲート絶縁膜102を形成する。その後、LPCVD法により、ゲート絶縁膜102の上に、膜厚が200nmの多結晶シリコンからなるゲート電極形成膜を堆積する。その後、リソグラフィ法により、堆積したゲート電極形成膜の上に行方向に延びるストライプ状の開口パターンを有する第1のマスクパターン(図示せず)を形成し、形成した第1のマスクパターンを用いて、ゲート電極形成膜に対して塩素を主成分とするエッチングガスによりドライエッチングを行なう。これにより、ゲート電極形成膜から、行方向に延びるストライプ状パターンを有するゲート電極形成膜103Bが形成される。   First, as shown in FIG. 8A, as in the first embodiment, a lower insulating film 102a made of silicon oxide having a thickness of 7 nm and a thickness of 15 nm are formed on the main surface of the semiconductor substrate 101. An intermediate insulating film 102b made of silicon nitride and an upper insulating film 102c with a thickness of 7 nm are sequentially formed to form a gate insulating film 102 having an ONO structure. Thereafter, a gate electrode formation film made of polycrystalline silicon having a thickness of 200 nm is deposited on the gate insulating film 102 by LPCVD. Thereafter, a first mask pattern (not shown) having a stripe-shaped opening pattern extending in the row direction is formed on the deposited gate electrode formation film by lithography, and the formed first mask pattern is used. Then, dry etching is performed on the gate electrode formation film with an etching gas containing chlorine as a main component. Thus, the gate electrode formation film 103B having a stripe pattern extending in the row direction is formed from the gate electrode formation film.

次に、図8(b)に示すように、第1のマスクパターンを除去した後、LPCVD法により、半導体基板101の上にゲート電極形成膜103Bからなるストライプ状パターンを含む全面にわたってシリコン酸化膜を堆積し、堆積したシリコン酸化膜に対してフッ化炭素を主成分とするエッチングガスを用いたエッチバックを行なう。これにより、ゲート電極形成膜103Bにおけるストライプ状パターンの各空隙に酸化シリコンからなる埋め込み絶縁膜114を残存させる。   Next, as shown in FIG. 8B, after removing the first mask pattern, a silicon oxide film is formed on the entire surface including the stripe-shaped pattern made of the gate electrode formation film 103B on the semiconductor substrate 101 by LPCVD. Then, etch back is performed on the deposited silicon oxide film using an etching gas containing carbon fluoride as a main component. As a result, the buried insulating film 114 made of silicon oxide is left in each gap of the stripe pattern in the gate electrode formation film 103B.

次に、ストライプ状パターンを有するゲート電極形成膜103Bとその空隙を埋める埋め込み絶縁膜114の上に、リソグラフィ法により、ゲート電極形成膜103Bのストライプ方向と交差する方向、すなわち列方向に延びるストライプ状の開口パターンを有する第2のマスクパターン(図示せず)を形成し、形成した第2のマスクパターンを用いて、多結晶シリコンからなるゲート電極形成膜103B及び酸化シリコンからなる埋め込み絶縁膜114に対してドライエッチングを行なう。このとき、多結晶シリコンと酸化シリコンとのエッチング選択比が小さい条件でゲート電極形成膜103B及び埋め込み絶縁膜114を同時にエッチングしてもよく、また、多結晶シリコンと酸化シリコンとのエッチング選択比が大きい条件でゲート電極形成膜103Bと埋め込み絶縁膜114とを順次エッチングしてもよい。なお、ゲート電極形成膜103Bと埋め込み絶縁膜114とを別々にエッチングする場合にその順序は問われない。このドライエッチングにより、図8(c)に示すように、ストライプ状のゲート電極形成膜103Bから、行列状に配置され且つ孤立した複数のゲート電極103を得ることができる。その後、フッ酸を含む水溶液でウェットエッチングを行なうことにより、ストライプ状パターンから露出した酸化シリコンからなる上層絶縁膜102cを除去する。続いて、ドライエッチング法により、中層絶縁膜102b及び下層絶縁膜102aを順次除去することにより、半導体基板101の主面における行方向に隣接するゲート電極103同士の間の領域を露出する。これにより、行列状に配置された複数のゲート電極103は、列方向に隣接するゲート電極103同士の間を埋め込み絶縁膜114により埋め込まれた状態の、列方向に延びるストライプ状パターンとなる。   Next, on the gate electrode formation film 103B having a stripe pattern and the buried insulating film 114 filling the gap, a stripe shape extending in the direction intersecting the stripe direction of the gate electrode formation film 103B, that is, the column direction is formed by lithography. A second mask pattern (not shown) having the opening pattern is formed, and the gate electrode formation film 103B made of polycrystalline silicon and the buried insulating film 114 made of silicon oxide are formed using the formed second mask pattern. On the other hand, dry etching is performed. At this time, the gate electrode formation film 103B and the buried insulating film 114 may be etched at the same time under the condition that the etching selectivity between polycrystalline silicon and silicon oxide is small, and the etching selectivity between polycrystalline silicon and silicon oxide is high. The gate electrode formation film 103B and the buried insulating film 114 may be sequentially etched under large conditions. Note that the order of the gate electrode formation film 103B and the buried insulating film 114 is not particularly limited when they are separately etched. By this dry etching, as shown in FIG. 8C, a plurality of gate electrodes 103 arranged in a matrix and isolated from each other can be obtained from the stripe-shaped gate electrode formation film 103B. Thereafter, wet etching is performed with an aqueous solution containing hydrofluoric acid to remove the upper insulating film 102c made of silicon oxide exposed from the stripe pattern. Subsequently, the intermediate insulating film 102b and the lower insulating film 102a are sequentially removed by dry etching, thereby exposing a region between the gate electrodes 103 adjacent in the row direction on the main surface of the semiconductor substrate 101. Thus, the plurality of gate electrodes 103 arranged in a matrix form a stripe pattern extending in the column direction in a state where the gate electrodes 103 adjacent in the column direction are filled with the buried insulating film 114.

次に、図9(a)に示すように、ゲート電極103及び埋め込み絶縁膜114からなるストライプ状パターンをマスクとして、例えば、半導体基板101の主面に対して垂直な方向に、注入エネルギーを30KeVとし、且つドーズ量を3×1015atoms/cm-2とする注入条件で、ヒ素(As)イオンを半導体基板101にイオン注入することにより、半導体基板101のストライプ状パターンから露出する領域にビット線となる拡散層106を形成する。続いて、LPCVD法により、半導体基板101上にゲート電極103及び埋め込み絶縁膜114を含む全面にわたって膜厚が100nmのシリコン酸化膜を堆積する。その後、堆積したシリコン酸化膜に対してフッ化炭素を主成分とするエッチングガスを用いたエッチバックを行なって、ゲート電極103及び埋め込み絶縁膜114からなるストライプ状パターンの各側面上に、側壁絶縁膜107をそれぞれ形成する。続いて、半導体基板101の上にストライプ状パターンを含む全面にわたって、例えばスパッタ法又は真空蒸着法により、コバルトよりなる金属膜を堆積し、所定の熱処理を施すことにより、各ゲート電極103及び各拡散層106の上部にのみシリサイド層108を形成する。 Next, as shown in FIG. 9A, the implantation energy is set to 30 KeV in the direction perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate 101, for example, using the stripe pattern formed of the gate electrode 103 and the buried insulating film 114 as a mask. And by implanting arsenic (As) ions into the semiconductor substrate 101 under the implantation conditions of a dose amount of 3 × 10 15 atoms / cm −2 , a bit is formed in the region exposed from the stripe pattern of the semiconductor substrate 101. A diffusion layer 106 to be a line is formed. Subsequently, a silicon oxide film having a thickness of 100 nm is deposited on the entire surface including the gate electrode 103 and the buried insulating film 114 on the semiconductor substrate 101 by LPCVD. Thereafter, the deposited silicon oxide film is etched back using an etching gas mainly composed of carbon fluoride, and sidewall insulation is formed on each side surface of the stripe-shaped pattern including the gate electrode 103 and the buried insulating film 114. Films 107 are respectively formed. Subsequently, a metal film made of cobalt is deposited on the entire surface including the stripe pattern on the semiconductor substrate 101 by, for example, sputtering or vacuum evaporation, and subjected to a predetermined heat treatment, whereby each gate electrode 103 and each diffusion are formed. A silicide layer 108 is formed only on the layer 106.

次に、図9(b)に示すように、行列状に配置されたゲート電極103のうち拡散層106と交差する方向、すなわち行方向に並ぶ複数のゲート電極103に例えばタングステン(W)からなるコンタクトプラグ109を形成し、行方向に並ぶゲート電極103同士をワード線110によってそれぞれ電気的に接続して、不揮発性半導体記憶装置を得る。   Next, as shown in FIG. 9B, among the gate electrodes 103 arranged in a matrix, a plurality of gate electrodes 103 arranged in the direction intersecting with the diffusion layer 106, that is, in the row direction are made of tungsten (W), for example. A contact plug 109 is formed, and the gate electrodes 103 arranged in the row direction are electrically connected to each other by a word line 110 to obtain a nonvolatile semiconductor memory device.

第2の実施形態によると、ゲート絶縁膜102にONO膜を用いて電荷を捕獲する不揮発性半導体記憶装置において、ビット線を構成する拡散層106を金属により確実にシリサイド化できるため、拡散層(ビット線)106の低抵抗化を実現できる。このため、ビット線の抵抗による遅延を抑制できるので、高速な読み出し動作を実現することができる。その上、図8(b)に示した1種類の埋め込み絶縁膜114を最後まで用いるため、製造工程を簡略化できるので、製造コストを低減することができる。   According to the second embodiment, in the nonvolatile semiconductor memory device that uses the ONO film as the gate insulating film 102 to capture charges, the diffusion layer 106 constituting the bit line can be reliably silicided with metal, so that the diffusion layer ( The resistance of the bit line) 106 can be reduced. For this reason, delay due to the resistance of the bit line can be suppressed, so that a high-speed read operation can be realized. In addition, since one type of buried insulating film 114 shown in FIG. 8B is used to the end, the manufacturing process can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced.

(第2の実施形態の一変形例)
以下、本発明の第2の実施形態の一変形例について図面を参照しながら説明する。
(One Modification of Second Embodiment)
Hereinafter, a modification of the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図10は本発明の第2の実施形態の一変形例に係る不揮発性半導体記憶装置を示している。図10において、図1及び図4に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。   FIG. 10 shows a nonvolatile semiconductor memory device according to a modification of the second embodiment of the present invention. 10, the same components as those shown in FIGS. 1 and 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図10に示すように、本変形例に係る不揮発性半導体記憶装置は、各ゲート電極103の上面にシリサイド層108を設ける代わりに、窒化シリコンからなるキャップ層121を設けている。さらに、側壁絶縁膜117の組成を酸化シリコンに代えて窒化シリコンとしている。   As shown in FIG. 10, the nonvolatile semiconductor memory device according to this modification includes a cap layer 121 made of silicon nitride instead of providing the silicide layer 108 on the upper surface of each gate electrode 103. Further, the composition of the sidewall insulating film 117 is silicon nitride instead of silicon oxide.

これにより、各ゲート電極103は、上面及び側面を窒化シリコンで覆われるため、各ビット線を構成する各拡散層106と電気的な接続を取るビット線コンタクト122を形成する際に、自己整合的に形成することが可能となるので、不揮発性半導体記憶装置の微細化を実現できる。   As a result, each gate electrode 103 is covered with silicon nitride on the top surface and side surfaces, so that when forming the bit line contact 122 that is electrically connected to each diffusion layer 106 constituting each bit line, self-alignment is achieved. Therefore, the nonvolatile semiconductor memory device can be miniaturized.

以下、前記のように構成された不揮発性半導体記憶装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device configured as described above will be described with reference to the drawings.

図11(a)〜図11(c)及び図12(a)〜図12(c)は本発明の第2の実施形態の一変形例に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の工程順の部分的な断面構成及び斜視構成を示している。   11 (a) to 11 (c) and FIGS. 12 (a) to 12 (c) show the order of steps of the method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the modification of the second embodiment of the present invention. A partial cross-sectional configuration and a perspective configuration are shown.

まず、図11(a)に示すように、第1の実施形態と同様にして、半導体基板101の主面上に、膜厚が7nmの酸化シリコンからなる下層絶縁膜102aと、膜厚が15nmの窒化シリコンからなる中層絶縁膜102bと、膜厚が7nmの上層絶縁膜102cとを順次成膜して、ONO構造を持つゲート絶縁膜102を形成する。その後、LPCVD法により、ゲート絶縁膜102の上に、膜厚が200nmの多結晶シリコンからなるゲート電極形成膜を堆積する。その後、リソグラフィ法により、堆積したゲート電極形成膜の上に行方向に延びるストライプ状の開口パターンを有する第1のマスクパターン(図示せず)を形成し、形成した第1のマスクパターンを用いて、ゲート電極形成膜に対して塩素を主成分とするエッチングガスによりドライエッチングを行なう。これにより、ゲート電極形成膜から、行方向に延びるストライプ状パターンを有するゲート電極形成膜103Bが形成される。   First, as shown in FIG. 11A, as in the first embodiment, a lower insulating film 102a made of silicon oxide having a film thickness of 7 nm and a film thickness of 15 nm are formed on the main surface of the semiconductor substrate 101. An intermediate insulating film 102b made of silicon nitride and an upper insulating film 102c with a thickness of 7 nm are sequentially formed to form a gate insulating film 102 having an ONO structure. Thereafter, a gate electrode formation film made of polycrystalline silicon having a thickness of 200 nm is deposited on the gate insulating film 102 by LPCVD. Thereafter, a first mask pattern (not shown) having a stripe-shaped opening pattern extending in the row direction is formed on the deposited gate electrode formation film by lithography, and the formed first mask pattern is used. Then, dry etching is performed on the gate electrode formation film with an etching gas containing chlorine as a main component. Thus, the gate electrode formation film 103B having a stripe pattern extending in the row direction is formed from the gate electrode formation film.

次に、図11(b)に示すように、第1のマスクパターンを除去した後、LPCVD法により、半導体基板101の上にゲート電極形成膜103Bからなるストライプ状パターンを含む全面にわたってシリコン酸化膜を堆積し、堆積したシリコン酸化膜に対してフッ化炭素を主成分とするエッチングガスを用いたエッチバックを行なう。これにより、ゲート電極形成膜103Bにおけるストライプ状パターンの各空隙に酸化シリコンからなる埋め込み絶縁膜114を残存させる。   Next, as shown in FIG. 11B, after removing the first mask pattern, a silicon oxide film is formed on the entire surface including the stripe-shaped pattern made of the gate electrode formation film 103B on the semiconductor substrate 101 by LPCVD. Then, etch back is performed on the deposited silicon oxide film using an etching gas containing carbon fluoride as a main component. As a result, the buried insulating film 114 made of silicon oxide is left in each gap of the stripe pattern in the gate electrode formation film 103B.

次に、図11(c)に示すように、LPCVD法により、ストライプ状パターンを有するゲート電極形成膜103Bとその空隙を埋める埋め込み絶縁膜114の上に、膜厚が100nmの窒化シリコンからなるキャップ層121を全面的に堆積する。   Next, as shown in FIG. 11C, a cap made of silicon nitride having a film thickness of 100 nm is formed on the gate electrode forming film 103B having a stripe pattern and the buried insulating film 114 filling the gap by LPCVD. Layer 121 is deposited over the entire surface.

次に、キャップ層121の上に、リソグラフィ法により、ゲート電極形成膜103Bのストライプ方向と交差する方向、すなわち列方向に延びるストライプ状の開口パターンを有する第2のマスクパターン(図示せず)を形成し、形成した第2のマスクパターンを用いて、まず、窒化シリコンからなるキャップ層121をドライエッチングし、その後、多結晶シリコンからなるゲート電極形成膜103B及び酸化シリコンからなる埋め込み絶縁膜114に対してドライエッチングを行なう。このとき、多結晶シリコンと酸化シリコンとのエッチング選択比が小さい条件でゲート電極形成膜103B及び埋め込み絶縁膜114を同時にエッチングしてもよい。また、多結晶シリコンと酸化シリコンとのエッチング選択比が大きい条件でゲート電極形成膜103Bと埋め込み絶縁膜114とを順次エッチングしてもよい。このドライエッチングにより、図12(a)に示すように、ストライプ状のゲート電極形成膜103Bから、行列状に配置され且つ孤立した複数のゲート電極103を得ることができる。その後、フッ酸を含む水溶液でウェットエッチングを行なうことにより、隣接するストライプ状パターンから露出した酸化シリコンからなる上層絶縁膜102cを除去する。続いて、ドライエッチング法により、中層絶縁膜102b及び下層絶縁膜102aを順次除去することにより、半導体基板101の主面における行方向に隣接するゲート電極103同士の間の領域を露出する。これにより、行列状に配置された複数のゲート電極103は、列方向に隣接するゲート電極103同士の間を埋め込み絶縁膜114により埋め込まれ、さらにその上面にキャップ層121が連続して形成された状態の列方向に延びるストライプ状パターンとなる。   Next, a second mask pattern (not shown) having a stripe-shaped opening pattern extending in the direction intersecting the stripe direction of the gate electrode formation film 103B, that is, the column direction is formed on the cap layer 121 by lithography. The cap layer 121 made of silicon nitride is first dry-etched using the formed second mask pattern, and then the gate electrode formation film 103B made of polycrystalline silicon and the buried insulating film 114 made of silicon oxide are formed. On the other hand, dry etching is performed. At this time, the gate electrode formation film 103B and the buried insulating film 114 may be etched at the same time under the condition that the etching selectivity between polycrystalline silicon and silicon oxide is small. Alternatively, the gate electrode formation film 103B and the buried insulating film 114 may be sequentially etched under a condition where the etching selectivity between polycrystalline silicon and silicon oxide is large. By this dry etching, as shown in FIG. 12A, a plurality of gate electrodes 103 arranged in a matrix and isolated from each other can be obtained from the stripe-shaped gate electrode formation film 103B. Thereafter, wet etching is performed with an aqueous solution containing hydrofluoric acid to remove the upper insulating film 102c made of silicon oxide exposed from the adjacent stripe pattern. Subsequently, the intermediate insulating film 102b and the lower insulating film 102a are sequentially removed by dry etching, thereby exposing a region between the gate electrodes 103 adjacent in the row direction on the main surface of the semiconductor substrate 101. As a result, the plurality of gate electrodes 103 arranged in a matrix are filled with the buried insulating film 114 between the gate electrodes 103 adjacent in the column direction, and the cap layer 121 is continuously formed on the upper surface thereof. The stripe pattern extends in the column direction of the state.

次に、図12(b)に示すように、キャップ層121を含むストライプ状パターンをマスクとして、例えば、半導体基板101の主面に対して垂直な方向に、注入エネルギーを30KeVとし、且つドーズ量を3×1015atoms/cm-2とする注入条件で、ヒ素(As)イオンを半導体基板101にイオン注入することにより、半導体基板101のストライプ状パターンから露出する領域にビット線となる拡散層106を形成する。続いて、LPCVD法により、半導体基板101上にキャップ層121及び埋め込み絶縁膜114を含む全面にわたって膜厚が100nmのシリコン窒化膜を堆積する。その後、堆積したシリコン窒化膜に対してフッ化炭素を主成分とするエッチングガスを用いたエッチバックを行なって、キャップ層121、ゲート電極103及び埋め込み絶縁膜114からなるストライプ状パターンの各側面上に、側壁絶縁膜117をそれぞれ形成する。続いて、半導体基板101の上にストライプ状パターンを含む全面にわたって、例えばスパッタ法又は真空蒸着法により、コバルトよりなる金属膜を堆積し、所定の熱処理を施すことにより、各拡散層106の上部にのみシリサイド層108を形成する。 Next, as shown in FIG. 12B, using the stripe pattern including the cap layer 121 as a mask, for example, the implantation energy is set to 30 KeV in the direction perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate 101, and the dose amount. Arsenic (As) ions are implanted into the semiconductor substrate 101 under an implantation condition of 3 × 10 15 atoms / cm −2 to form a diffusion layer that becomes a bit line in a region exposed from the stripe pattern of the semiconductor substrate 101 106 is formed. Subsequently, a silicon nitride film having a thickness of 100 nm is deposited on the entire surface including the cap layer 121 and the buried insulating film 114 on the semiconductor substrate 101 by LPCVD. Thereafter, the deposited silicon nitride film is etched back using an etching gas containing carbon fluoride as a main component, and on each side surface of the striped pattern including the cap layer 121, the gate electrode 103, and the buried insulating film 114. Then, sidewall insulating films 117 are formed respectively. Subsequently, a metal film made of cobalt is deposited on the entire surface including the stripe pattern on the semiconductor substrate 101 by, for example, a sputtering method or a vacuum evaporation method, and a predetermined heat treatment is performed, so that a predetermined heat treatment is performed. Only the silicide layer 108 is formed.

次に、図12(c)に示すように、行列状に配置されたゲート電極103のうち拡散層106と交差する方向、すなわち行方向に並ぶ複数のゲート電極103にコンタクトプラグ109を形成し、行方向に並ぶゲート電極103同士をワード線110によってそれぞれ電気的に接続する。続いて、各拡散層106の上にシリサイド層108を介在させてビット線コンタクト122を自己整合的に形成して、不揮発性半導体記憶装置を得る。   Next, as shown in FIG. 12C, contact plugs 109 are formed in a plurality of gate electrodes 103 aligned in the direction intersecting the diffusion layer 106, that is, in the row direction, among the gate electrodes 103 arranged in a matrix. The gate electrodes 103 arranged in the row direction are electrically connected to each other by a word line 110. Subsequently, the bit line contact 122 is formed on each diffusion layer 106 in a self-aligned manner with the silicide layer 108 interposed therebetween, thereby obtaining a nonvolatile semiconductor memory device.

(第3の実施形態)
以下、本発明の第3の実施形態について図面を参照しながら説明する。
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図13は本発明の第3の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置を示している。図13に示すように、例えばp型シリコン(Si)からなる半導体基板201の主面上には、それぞれ不純物がドープされた多結晶シリコンからなり、孤立して形成された複数のゲート電極構造体216が行列状に配置されている。   FIG. 13 shows a nonvolatile semiconductor memory device according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 13, on the main surface of a semiconductor substrate 201 made of p-type silicon (Si), for example, a plurality of gate electrode structures made of polycrystalline silicon doped with impurities and formed in isolation. 216 are arranged in a matrix.

各ゲート電極構造体216と半導体基板201との間には、ゲート絶縁膜であって、トンネル効果を生じさせるトンネル絶縁膜213が形成されている。   Between each gate electrode structure 216 and the semiconductor substrate 201, a tunnel insulating film 213 that is a gate insulating film and causes a tunnel effect is formed.

ゲート電極構造体216は、下から順次形成された浮遊ゲート電極214、容量絶縁膜202及び制御ゲート電極215により構成されている。   The gate electrode structure 216 includes a floating gate electrode 214, a capacitor insulating film 202, and a control gate electrode 215 that are sequentially formed from the bottom.

容量絶縁膜202は、酸化シリコンからなる下層絶縁膜202aと、窒化シリコンからなる中層絶縁膜202bと、酸化シリコンからなる上層絶縁膜202cとにより構成されている。   The capacitive insulating film 202 includes a lower insulating film 202a made of silicon oxide, an intermediate insulating film 202b made of silicon nitride, and an upper insulating film 202c made of silicon oxide.

複数のゲート電極構造体216のうち列方向に隣接するゲート電極構造体216同士の間には、窒化シリコンからなる第1の埋め込み絶縁膜(ゲート間絶縁膜)204が形成されている。従って、複数のゲート電極構造体216は第1の埋め込み絶縁膜204を含め列方向に延びるストライプ状パターンとして形成されている。   A first buried insulating film (inter-gate insulating film) 204 made of silicon nitride is formed between the gate electrode structures 216 adjacent to each other in the column direction among the plurality of gate electrode structures 216. Therefore, the plurality of gate electrode structures 216 are formed as a stripe pattern extending in the column direction including the first buried insulating film 204.

半導体基板201におけるストライプ状パターンから露出する部分には、それぞれ不純物イオンが導入され、ビット線(ビットライン)として機能する複数の拡散層206が形成されている。ストライプ状パターンの拡散層206側の各側面上には、酸化シリコンからなる側壁絶縁膜207がそれぞれ形成されている。   Impurity ions are introduced into portions of the semiconductor substrate 201 exposed from the stripe pattern, and a plurality of diffusion layers 206 functioning as bit lines (bit lines) are formed. A sidewall insulating film 207 made of silicon oxide is formed on each side surface of the stripe pattern on the diffusion layer 206 side.

側壁絶縁膜207が形成されたストライプ状パターンから露出する各拡散層206の上部及び各ゲート電極構造体216の上部は、例えばコバルト(Co)によるシリサイド層208がそれぞれ形成されている。   A silicide layer 208 made of, for example, cobalt (Co) is formed on the upper portion of each diffusion layer 206 and the upper portion of each gate electrode structure 216 exposed from the stripe pattern on which the sidewall insulating film 207 is formed.

複数のゲート電極構造体216のうち行方向に隣接するゲート電極構造体216の上部に含まれる制御ゲート電極215は、その上方を行方向に延びるように設けられた配線であるワード線210に対して、それぞれシリサイド層208及び該シリサイド層208の上に形成されたコンタクトプラグ209を介して電気的に接続されている。なお、図示はしていないが、残りのゲート電極構造体216に対しても同様に、行方向に隣接する一群のゲート電極構造体216は図示したワード線210とは異なる他のワード線とそれぞれ接続されている。   The control gate electrode 215 included in the upper part of the gate electrode structure 216 adjacent in the row direction among the plurality of gate electrode structures 216 is connected to the word line 210 that is a wiring provided so as to extend in the row direction above the control gate electrode 215. The silicide layers 208 and the contact plugs 209 formed on the silicide layers 208 are electrically connected. Although not shown, the group of gate electrode structures 216 adjacent to each other in the row direction in the same manner with respect to the remaining gate electrode structures 216 is different from the word lines 210 shown in the figure. It is connected.

このように、第3の実施形態においては、ビット線である拡散層206及びゲート電極構造体216における制御ゲート電極215、特に拡散層206をシリサイド化しているため、ビット線を低抵抗化できることにより、データの読み出し動作の高速化を実現できる。   As described above, in the third embodiment, since the diffusion layer 206 serving as a bit line and the control gate electrode 215 in the gate electrode structure 216, particularly the diffusion layer 206, are silicided, the resistance of the bit line can be reduced. Thus, it is possible to realize a high-speed data reading operation.

以下、前記のように構成された不揮発性半導体記憶装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device configured as described above will be described with reference to the drawings.

図14(a)〜図14(d)及び図15(a)〜図15(c)は本発明の第3の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の工程順の部分的な断面構成及び斜視構成を示している。   14 (a) to 14 (d) and FIGS. 15 (a) to 15 (c) are partial cross-sectional views in the order of steps of the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the third embodiment of the present invention. 1 shows a configuration and a perspective configuration.

まず、図14(a)に示すように、半導体基板201を温度が900℃の酸化雰囲気で熱処理することにより、半導体基板101の主面の全面にわたって膜厚が5nmの酸化シリコンからなるトンネル絶縁膜213を形成する。続いて、基板温度を600℃とするLPCVD法により、トンネル絶縁膜213の上に、膜厚が100nmの多結晶シリコンからなる浮遊ゲート形成膜を堆積する。続いて、浮遊ゲート形成膜の上に、基板温度を800℃とするLPCVD法により、膜厚が7nmの酸化シリコンからなる下層絶縁膜202aを形成する。続いて、下層絶縁膜102aの上に、基板温度を700℃とするLPCVD法により、膜厚が15nmの窒化シリコンからなる中層絶縁膜202bと、該中層絶縁膜202bの上に、基板温度が800℃とするLPCVD法により、膜厚が7nmの上層絶縁膜202cを形成する。これにより、下層絶縁膜202a、中層絶縁膜202b及び上層絶縁膜202cにより構成された、いわゆるONO膜である容量絶縁膜202が形成される。続いて、基板温度を600℃とするLPCVD法により、容量絶縁膜202の上に、膜厚が100nmの多結晶シリコンからなる制御ゲート形成膜を堆積する。続いて、リソグラフィ法により、堆積した制御ゲート形成膜の上に列方向に延びるストライプ状の開口パターンを有する第1のマスクパターン(図示せず)を形成し、形成した第1のマスクパターンを用いて、制御ゲート形成膜及び浮遊ゲート形成膜に対しては塩素を主成分とし、容量絶縁膜202に対してはフッ化炭素を主成分とするエッチングガスによりドライエッチングを行なう。これにより、制御ゲート形成膜、容量絶縁膜202及び浮遊ゲート形成膜から、列方向に延びるストライプ状パターンを有する制御ゲート形成膜215A、容量絶縁膜202及び浮遊ゲート形成膜214Aが形成される。なお、ここでは、ストライプ状パターンを形成する際に、トンネル絶縁膜213を除去していないが、浮遊ゲート形成膜214Aのエッチングに続いて、トンネル絶縁膜213を除去してもよい。   First, as shown in FIG. 14A, a semiconductor substrate 201 is heat-treated in an oxidizing atmosphere at a temperature of 900 ° C. to thereby form a tunnel insulating film made of silicon oxide having a thickness of 5 nm over the entire main surface of the semiconductor substrate 101. 213 is formed. Subsequently, a floating gate forming film made of polycrystalline silicon having a thickness of 100 nm is deposited on the tunnel insulating film 213 by LPCVD with a substrate temperature of 600 ° C. Subsequently, a lower insulating film 202a made of silicon oxide having a thickness of 7 nm is formed on the floating gate formation film by LPCVD with a substrate temperature of 800.degree. Subsequently, an intermediate layer insulating film 202b made of silicon nitride having a film thickness of 15 nm is formed on the lower insulating film 102a by an LPCVD method with a substrate temperature of 700 ° C., and a substrate temperature of 800 is formed on the intermediate insulating film 202b. An upper insulating film 202c having a thickness of 7 nm is formed by LPCVD at a temperature of 7 ° C. As a result, a capacitive insulating film 202 which is a so-called ONO film composed of the lower insulating film 202a, the middle insulating film 202b, and the upper insulating film 202c is formed. Subsequently, a control gate forming film made of polycrystalline silicon having a film thickness of 100 nm is deposited on the capacitor insulating film 202 by LPCVD with a substrate temperature of 600 ° C. Subsequently, a first mask pattern (not shown) having a stripe-shaped opening pattern extending in the column direction is formed on the deposited control gate formation film by lithography, and the formed first mask pattern is used. Then, the control gate formation film and the floating gate formation film are dry-etched with an etching gas containing chlorine as a main component and the capacitor insulating film 202 with carbon fluoride as a main component. As a result, the control gate forming film 215A, the capacitive insulating film 202, and the floating gate forming film 214A having a stripe pattern extending in the column direction are formed from the control gate forming film, the capacitive insulating film 202, and the floating gate forming film. Here, the tunnel insulating film 213 is not removed when the stripe pattern is formed, but the tunnel insulating film 213 may be removed following the etching of the floating gate formation film 214A.

次に、図14(b)に示すように、第1のマスクパターンを除去した後、LPCVD法により、半導体基板201の上にストライプ状パターンを含む全面にわたってシリコン酸化膜を堆積し、堆積したシリコン酸化膜に対してフッ化炭素を主成分とするエッチングガスを用いたエッチバックを行なう。これにより、浮遊ゲート形成膜214A、容量絶縁膜202及び制御ゲート形成膜215Aを含むストライプ状パターンの各空隙に酸化シリコンからなる第2の埋め込み絶縁膜205を残存させる。   Next, as shown in FIG. 14B, after removing the first mask pattern, a silicon oxide film is deposited on the entire surface including the stripe pattern on the semiconductor substrate 201 by LPCVD, and the deposited silicon Etch back is performed on the oxide film using an etching gas mainly composed of carbon fluoride. As a result, the second buried insulating film 205 made of silicon oxide is left in each gap of the stripe pattern including the floating gate forming film 214A, the capacitor insulating film 202, and the control gate forming film 215A.

次に、ストライプ状パターンとその空隙を埋める第2の埋め込み絶縁膜205の上に、リソグラフィ法により、制御ゲート形成膜215Aのストライプ方向と交差する方向、すなわち行方向に延びるストライプ状の開口パターンを有する第2のマスクパターン(図示せず)を形成し、形成した第2のマスクパターンを用いて、制御ゲート形成膜215A、容量絶縁膜202及び浮遊ゲート電極214Aを順次ドライエッチングする。このドライエッチングにより、いずれも多結晶シリコンからなる制御ゲート形成膜215A及び浮遊ゲート形成膜214Aが主としてエッチングされるため、図14(c)に示すように、ストライプ状の制御ゲート形成膜215A、容量絶縁膜202及び浮遊ゲート形成膜214Aから、行列状に配置され且つ孤立した複数のゲート電極構造体216を得ることができる。なお、容量絶縁膜202に対するドライエッチング時に、ONO膜である容量絶縁膜202は酸化シリコンからなる第2の埋め込み絶縁膜205に対してエッチング選択比が小さい場合もあるが、第2の埋め込み絶縁膜205の膜厚は容量絶縁膜202の膜厚と比べて十分に大きいため不具合はない。   Next, a stripe-shaped opening pattern extending in the direction crossing the stripe direction of the control gate formation film 215A, that is, the row direction is formed on the stripe-shaped pattern and the second buried insulating film 205 filling the gap by lithography. A second mask pattern (not shown) is formed, and the control gate formation film 215A, the capacitor insulating film 202, and the floating gate electrode 214A are sequentially dry etched using the formed second mask pattern. As a result of this dry etching, the control gate formation film 215A and the floating gate formation film 214A both made of polycrystalline silicon are mainly etched, and as shown in FIG. 14C, the stripe-shaped control gate formation film 215A, the capacitance A plurality of gate electrode structures 216 arranged in a matrix and isolated can be obtained from the insulating film 202 and the floating gate formation film 214A. Note that, when dry etching is performed on the capacitive insulating film 202, the capacitive insulating film 202, which is an ONO film, may have a lower etching selectivity than the second buried insulating film 205 made of silicon oxide. Since the film thickness 205 is sufficiently larger than the film thickness of the capacitor insulating film 202, there is no problem.

次に、図14(d)に示すように、第2のマスクパターンを除去した後、LPCVD法により、半導体基板201の上にゲート電極構造体216及び第2の埋め込み絶縁膜205を含む全面にわたってシリコン窒化膜を堆積し、堆積したシリコン窒化膜に対してフッ化炭素を主成分とするエッチングガスを用いたエッチバックを行なう。これにより、行方向に隣接するゲート電極構造体216同士の間の領域にそれぞれ窒化シリコンからなる第1の埋め込み絶縁膜204が充填される。   Next, as shown in FIG. 14D, after the second mask pattern is removed, the entire surface including the gate electrode structure 216 and the second buried insulating film 205 is formed on the semiconductor substrate 201 by LPCVD. A silicon nitride film is deposited, and the deposited silicon nitride film is etched back using an etching gas mainly composed of carbon fluoride. Thus, the first buried insulating film 204 made of silicon nitride is filled in the region between the gate electrode structures 216 adjacent in the row direction.

次に、図15(a)に示すように、第1の埋め込み絶縁膜204が形成された状態で、第2の埋め込み絶縁膜205に対してフッ酸を含む水溶液でウェットエッチングを行なうことにより、酸化シリコンからなる第2の埋め込み酸化膜205及びその下のトンネル絶縁膜213を除去する。これにより、行列状に配置された複数のゲート電極構造体216は、列方向に隣接するゲート電極構造体216同士の間を第1の埋め込み絶縁膜204により埋め込まれた状態となり、列方向に延びるストライプ状パターンとなる。   Next, as shown in FIG. 15A, wet etching is performed on the second embedded insulating film 205 with an aqueous solution containing hydrofluoric acid in a state where the first embedded insulating film 204 is formed. The second buried oxide film 205 made of silicon oxide and the tunnel insulating film 213 therebelow are removed. As a result, the plurality of gate electrode structures 216 arranged in a matrix form are filled with the first embedded insulating film 204 between the gate electrode structures 216 adjacent in the column direction, and extend in the column direction. A stripe pattern is formed.

次に、図15(b)に示すように、ゲート電極構造体216及び第1の埋め込み絶縁膜204からなるストライプ状パターンをマスクとして、例えば、半導体基板201の主面に対して垂直な方向に、注入エネルギーを30KeVとし、且つドーズ量を3×1015atoms/cm-2とする注入条件で、ヒ素(As)イオンを半導体基板201にイオン注入することにより、半導体基板201のストライプ状パターンから露出する領域にビット線となる拡散層206を形成する。続いて、LPCVD法により、半導体基板201上にゲート電極構造体216及び第1の埋め込み絶縁膜204を含む全面にわたって膜厚が100nmのシリコン酸化膜を堆積する。その後、堆積したシリコン酸化膜に対してフッ化炭素を主成分とするエッチングガスを用いたエッチバックを行なって、ゲート電極構造体216及び第1の埋め込み絶縁膜204からなるストライプ状パターンの各側面上に、側壁絶縁膜207をそれぞれ形成する。続いて、半導体基板201の上にストライプ状パターンを含む全面にわたって、例えばスパッタ法又は真空蒸着法により、コバルトよりなる金属膜を堆積し、所定の熱処理を施すことにより、各ゲート電極構造体216及び各拡散層206の上部にのみシリサイド層208を形成する。 Next, as illustrated in FIG. 15B, for example, in a direction perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate 201 using a stripe pattern including the gate electrode structure 216 and the first buried insulating film 204 as a mask. By implanting arsenic (As) ions into the semiconductor substrate 201 under the implantation conditions of an implantation energy of 30 KeV and a dose amount of 3 × 10 15 atoms / cm −2 , a stripe pattern of the semiconductor substrate 201 is removed. A diffusion layer 206 to be a bit line is formed in the exposed region. Subsequently, a silicon oxide film having a thickness of 100 nm is deposited on the entire surface including the gate electrode structure 216 and the first buried insulating film 204 on the semiconductor substrate 201 by LPCVD. Thereafter, etch back is performed on the deposited silicon oxide film using an etching gas mainly composed of carbon fluoride, and each side surface of the striped pattern including the gate electrode structure 216 and the first buried insulating film 204 is performed. A sidewall insulating film 207 is formed thereon. Subsequently, a metal film made of cobalt is deposited on the entire surface including the stripe pattern on the semiconductor substrate 201 by, for example, a sputtering method or a vacuum evaporation method, and a predetermined heat treatment is performed, so that each gate electrode structure 216 and A silicide layer 208 is formed only on the upper part of each diffusion layer 206.

次に、図15(c)に示すように、行列状に配置されたゲート電極構造体216のうち拡散層206と交差する方向、すなわち行方向に並ぶ複数のゲート電極構造体216に例えばタングステン(W)からなるコンタクトプラグ209を形成し、行方向に並ぶゲート電極構造体216同士をワード線210によってそれぞれ電気的に接続して、不揮発性半導体記憶装置を得る。   Next, as shown in FIG. 15C, a plurality of gate electrode structures 216 arranged in a matrix in a direction intersecting with the diffusion layer 206, that is, in the row direction, are formed on, for example, tungsten ( A contact plug 209 made of W) is formed, and the gate electrode structures 216 arranged in the row direction are electrically connected to each other by the word line 210 to obtain a nonvolatile semiconductor memory device.

第3の実施形態によると、浮遊ゲート電極214に電荷を捕獲する不揮発性半導体記憶装置において、ビット線を構成する拡散層206を金属により確実にシリサイド化できるため、拡散層(ビット線)206の低抵抗化を実現できる。このため、ビット線の抵抗による遅延を抑制できるので、高速な読み出し動作を実現することができる。   According to the third embodiment, in the nonvolatile semiconductor memory device that captures charges in the floating gate electrode 214, the diffusion layer 206 constituting the bit line can be surely silicided with metal, so that the diffusion layer (bit line) 206 Low resistance can be realized. For this reason, delay due to the resistance of the bit line can be suppressed, so that a high-speed read operation can be realized.

また、拡散層206を形成した後の熱負荷(サーマルバジェット)が小さいため、拡散層206における熱拡散も抑制されるので、さらなる微細化をも実現可能となる。   In addition, since the thermal load (thermal budget) after forming the diffusion layer 206 is small, thermal diffusion in the diffusion layer 206 is also suppressed, so that further miniaturization can be realized.

また、ONO膜をゲート電極構造体216における容量絶縁膜202に用いたが、これに限られない。例えば、容量絶縁膜202を、酸化シリコンからなる下層絶縁膜202aと窒化シリコンからなる中層絶縁膜202bとにより構成するON膜等を用いてもよい。また、酸化シリコン又は窒化シリコンからなる単層膜であってもよい。   Further, although the ONO film is used for the capacitive insulating film 202 in the gate electrode structure 216, the present invention is not limited to this. For example, the capacitor insulating film 202 may be an ON film formed of a lower insulating film 202a made of silicon oxide and an intermediate insulating film 202b made of silicon nitride. Further, it may be a single layer film made of silicon oxide or silicon nitride.

また、第3の実施形態においては、ビット線である拡散層206を隣接するメモリセル(ビット)と共用する、いわゆる仮想接地型のアレイ構造としたが、これに限られず、隣接するビットとは共用しない、いわゆるAND型アレイ構造を採ることもできる。   In the third embodiment, a so-called virtual ground type array structure in which the diffusion layer 206 serving as a bit line is shared with adjacent memory cells (bits) is used. It is also possible to adopt a so-called AND type array structure that is not shared.

また、第3の実施形態においては、シリサイド層208を形成する金属材料にコバルトを用いたが、チタン(Ti)又はニッケル(Ni)等の他の金属材料を用いることができる。   In the third embodiment, cobalt is used as the metal material for forming the silicide layer 208, but other metal materials such as titanium (Ti) or nickel (Ni) can be used.

また、第1の埋め込み絶縁膜204及び第2の埋め込み絶縁膜205の形成にエッチバック法を用いたが、化学機械的研磨(CMP)法を用いることもできる。   Further, although the etch-back method is used to form the first buried insulating film 204 and the second buried insulating film 205, a chemical mechanical polishing (CMP) method can also be used.

(第3の実施形態の一変形例)
以下、本発明の第3の実施形態の一変形例について図面を参照しながら説明する。
(One Modification of Third Embodiment)
Hereinafter, a modification of the third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図16は本発明の第3の実施形態の一変形例に係る不揮発性半導体記憶装置を示している。図16において、図13に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。   FIG. 16 shows a nonvolatile semiconductor memory device according to a modification of the third embodiment of the present invention. In FIG. 16, the same components as those shown in FIG.

図16に示すように、本変形例に係る不揮発性半導体記憶装置は、各ゲート電極構造体216の上面にシリサイド層208を設ける代わりに、窒化シリコンからなるキャップ層221を設けている。さらに、側壁絶縁膜217の組成を酸化シリコンに代えて窒化シリコンとしている。   As shown in FIG. 16, in the nonvolatile semiconductor memory device according to this modification, a cap layer 221 made of silicon nitride is provided instead of providing the silicide layer 208 on the upper surface of each gate electrode structure 216. Further, the composition of the sidewall insulating film 217 is silicon nitride instead of silicon oxide.

これにより、各ゲート電極構造体216は、上面及び側面を窒化シリコンで覆われるため、各ビット線を構成する各拡散層206と電気的な接続を取るビット線コンタクト222を形成する際に、自己整合的に形成することが可能となるので、不揮発性半導体記憶装置のより一層の微細化を実現できる。   As a result, each gate electrode structure 216 is covered with silicon nitride on the upper surface and side surfaces, and therefore, when forming the bit line contact 222 that is electrically connected to each diffusion layer 206 constituting each bit line, Since it can be formed in a consistent manner, further miniaturization of the nonvolatile semiconductor memory device can be realized.

以下、前記のように構成された不揮発性半導体記憶装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device configured as described above will be described with reference to the drawings.

図17(a)〜図17(d)及び図18(a)〜図18(c)は本発明の第3の実施形態の一変形例に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の工程順の部分的な断面構成及び斜視構成を示している。   17 (a) to 17 (d) and FIGS. 18 (a) to 18 (c) show the order of steps of the method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the modification of the third embodiment of the present invention. A partial cross-sectional configuration and a perspective configuration are shown.

まず、図17(a)に示すように、第3の実施形態と同様にして、半導体基板201の主面上に、膜厚が5nmの酸化シリコンからなるトンネル絶縁膜213と、膜厚が100nmの多結晶シリコンからなる浮遊ゲート形成膜、膜厚が7nmの酸化シリコンからなる下層絶縁膜202a、膜厚が15nmの窒化シリコンからなる中層絶縁膜202bと、膜厚が7nmの上層絶縁膜202cとを含むONO構造を持つ容量絶縁膜202と、膜厚が100nmの多結晶シリコンからなる制御ゲート形成膜を順次成膜する。続いて、LPCVD法により、浮遊ゲート形成膜の上に、膜厚が100nmの窒化シリコンからなるキャップ層221を堆積する。その後、リソグラフィ法により、堆積したキャップ層221の上に列方向に延びるストライプ状の開口パターンを有する第1のマスクパターン(図示せず)を形成し、形成した第1のマスクパターンを用いて、キャップ層221、容量絶縁膜202及びトンネル絶縁膜213に対してはフッ化炭素を主成分とするエッチングガスにより、制御ゲート形成膜及び浮遊ゲート電極に対しては塩素を主成分とするエッチングガスによりドライエッチングを行なう。これにより、上面にキャップ層121を有する制御ゲート形成膜、容量絶縁膜202及び浮遊ゲート形成膜から、列方向に延びるストライプ状パターンを有するキャップ層221、制御ゲート形成膜215A、容量絶縁膜202及び浮遊ゲート形成膜214Aが形成される。なお、ここでは、トンネル絶縁膜213は除去せずに残しておいてもよい。   First, as shown in FIG. 17A, as in the third embodiment, a tunnel insulating film 213 made of silicon oxide having a film thickness of 5 nm and a film thickness of 100 nm are formed on the main surface of the semiconductor substrate 201. A floating gate forming film made of polycrystalline silicon, a lower insulating film 202a made of silicon oxide with a thickness of 7 nm, an intermediate insulating film 202b made of silicon nitride with a thickness of 15 nm, and an upper insulating film 202c made of silicon nitride with a thickness of 7 nm. A capacitor insulating film 202 having an ONO structure including, and a control gate forming film made of polycrystalline silicon having a thickness of 100 nm are sequentially formed. Subsequently, a cap layer 221 made of silicon nitride having a thickness of 100 nm is deposited on the floating gate formation film by LPCVD. Thereafter, a first mask pattern (not shown) having a stripe-shaped opening pattern extending in the column direction is formed on the deposited cap layer 221 by lithography, and the first mask pattern thus formed is used. The cap layer 221, the capacitor insulating film 202 and the tunnel insulating film 213 are etched with an etching gas mainly containing carbon fluoride, and the control gate forming film and the floating gate electrode are etched with an etching gas mainly containing chlorine. Perform dry etching. Thereby, the cap layer 221 having the stripe pattern extending in the column direction from the control gate forming film, the capacitor insulating film 202 and the floating gate forming film having the cap layer 121 on the upper surface, the control gate forming film 215A, the capacitor insulating film 202, and A floating gate formation film 214A is formed. Here, the tunnel insulating film 213 may be left without being removed.

次に、図17(b)に示すように、第1のマスクパターンを除去した後、LPCVD法により、半導体基板201の上にキャップ層221を有するストライプ状パターンを含む全面にわたってシリコン酸化膜を堆積し、堆積したシリコン酸化膜に対してフッ化炭素を主成分とするエッチングガスを用いたエッチバックを行なう。これにより、浮遊ゲート形成膜214A、容量絶縁膜202、制御ゲート形成膜215A及びキャップ層221を含むストライプ状パターンの各空隙に酸化シリコンからなる第2の埋め込み絶縁膜205を残存させる。   Next, as shown in FIG. 17B, after removing the first mask pattern, a silicon oxide film is deposited over the entire surface including the stripe pattern having the cap layer 221 on the semiconductor substrate 201 by LPCVD. Then, etch back is performed on the deposited silicon oxide film using an etching gas mainly composed of carbon fluoride. As a result, the second buried insulating film 205 made of silicon oxide is left in each gap of the stripe pattern including the floating gate forming film 214A, the capacitor insulating film 202, the control gate forming film 215A, and the cap layer 221.

次に、キャップ層221を含むストライプ状パターンと該ストライプ状パターンの空隙を埋める第2の埋め込み絶縁膜205との上に、リソグラフィ法により、行方向に延びるストライプ状の開口パターンを有する第2のマスクパターン(図示せず)を形成し、形成した第2のマスクパターンを用いて、キャップ層221に対してはフッ化炭素を主成分とするエッチングガスにより、ドライエッチングを行なう。続いて、制御ゲート形成膜215A、容量絶縁膜202及び浮遊ゲート電極214Aを順次ドライエッチングする。このドライエッチングにより、いずれも多結晶シリコンからなる制御ゲート形成膜215A及び浮遊ゲート形成膜214Aが主としてエッチングされるため、図17(c)に示すように、ストライプ状の制御ゲート形成膜215A、容量絶縁膜202及び浮遊ゲート形成膜214Aから、行列状に配置され且つ孤立した複数のゲート電極構造体216を得ることができる。なお、キャップ層221及び容量絶縁膜202に対するドライエッチング時において、窒化シリコンからなるキャップ層221及びONO膜である容量絶縁膜202は酸化シリコンからなる第2の埋め込み絶縁膜205に対してエッチング選択比が小さい場合もあるが、第2の埋め込み絶縁膜205の膜厚はキャップ層221及び容量絶縁膜202の膜厚と比べて十分に大きいため不具合はない。   Next, on the stripe pattern including the cap layer 221 and the second buried insulating film 205 filling the gap of the stripe pattern, a second opening pattern having a stripe-like opening pattern extending in the row direction is formed by lithography. A mask pattern (not shown) is formed, and the cap layer 221 is dry-etched with an etching gas mainly composed of fluorocarbon using the formed second mask pattern. Subsequently, the control gate formation film 215A, the capacitor insulating film 202, and the floating gate electrode 214A are sequentially dry etched. As a result of this dry etching, the control gate formation film 215A and the floating gate formation film 214A, both of which are made of polycrystalline silicon, are mainly etched. Therefore, as shown in FIG. A plurality of gate electrode structures 216 arranged in a matrix and isolated can be obtained from the insulating film 202 and the floating gate formation film 214A. In the dry etching for the cap layer 221 and the capacitor insulating film 202, the cap layer 221 made of silicon nitride and the capacitor insulating film 202 made of ONO are etched with respect to the second buried insulating film 205 made of silicon oxide. However, since the film thickness of the second buried insulating film 205 is sufficiently larger than the film thicknesses of the cap layer 221 and the capacitor insulating film 202, there is no problem.

次に、図17(d)に示すように、第2のマスクパターンを除去した後、LPCVD法により、半導体基板201の上にキャップ層221及び第2の埋め込み絶縁膜205を含む全面にわたってシリコン窒化膜を堆積し、堆積したシリコン窒化膜に対してフッ化炭素を主成分とするエッチングガスを用いたエッチバックを行なう。これにより、行方向に隣接するゲート電極構造体216同士の間の領域にそれぞれ窒化シリコンからなる第1の埋め込み絶縁膜204が充填される。   Next, as shown in FIG. 17D, after removing the second mask pattern, the entire surface including the cap layer 221 and the second buried insulating film 205 is formed on the semiconductor substrate 201 by LPCVD. A film is deposited, and the deposited silicon nitride film is etched back using an etching gas containing carbon fluoride as a main component. Thus, the first buried insulating film 204 made of silicon nitride is filled in the region between the gate electrode structures 216 adjacent in the row direction.

次に、図18(a)に示すように、第1の埋め込み絶縁膜204が形成された状態で、第2の埋め込み絶縁膜205に対してフッ酸を含む水溶液でウェットエッチングを行なうことにより、酸化シリコンからなる第2の埋め込み酸化膜205を除去する。これにより、行列状に配置された複数のゲート電極構造体216は、列方向に隣接するゲート電極構造体216同士の間を第1の埋め込み絶縁膜204により埋め込まれた状態となり、列方向に延びるストライプ状パターンとなる。なお、図17(a)に示すストライプ状パターン形成工程において、トンネル絶縁膜213を除去しなかった場合には、この工程において第2の埋め込み酸化膜205に続いてその下のトンネル絶縁膜213をも除去する。   Next, as shown in FIG. 18A, wet etching is performed on the second buried insulating film 205 with an aqueous solution containing hydrofluoric acid in a state where the first buried insulating film 204 is formed. The second buried oxide film 205 made of silicon oxide is removed. As a result, the plurality of gate electrode structures 216 arranged in a matrix form are filled with the first embedded insulating film 204 between the gate electrode structures 216 adjacent in the column direction, and extend in the column direction. A stripe pattern is formed. If the tunnel insulating film 213 is not removed in the stripe pattern forming step shown in FIG. 17A, the tunnel insulating film 213 below the second buried oxide film 205 is removed in this step. Also remove.

次に、図18(b)に示すように、ゲート電極構造体216及び第1の埋め込み絶縁膜204からなるストライプ状パターンをマスクとして、例えば、半導体基板201の主面に対して垂直な方向に、注入エネルギーを30KeVとし、且つドーズ量を3×1015atoms/cm-2とする注入条件で、ヒ素(As)イオンを半導体基板201にイオン注入することにより、半導体基板201のストライプ状パターンから露出する領域にビット線となる拡散層206を形成する。続いて、LPCVD法により、半導体基板201上にゲート電極構造体216及び第1の埋め込み絶縁膜204を含む全面にわたって膜厚が100nmのシリコン窒化膜を堆積する。その後、堆積したシリコン酸化膜に対してフッ化炭素を主成分とするエッチングガスを用いたエッチバックを行なって、ゲート電極構造体216及び第1の埋め込み絶縁膜204からなるストライプ状パターンの各側面上に、窒化シリコンからなる側壁絶縁膜207をそれぞれ形成する。続いて、半導体基板201の上にストライプ状パターンを含む全面にわたって、例えばスパッタ法又は真空蒸着法により、コバルトよりなる金属膜を堆積し、所定の熱処理を施すことにより、各拡散層206の上部にのみシリサイド層208を形成する。 Next, as illustrated in FIG. 18B, for example, in a direction perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate 201 using a stripe pattern formed of the gate electrode structure 216 and the first buried insulating film 204 as a mask. By implanting arsenic (As) ions into the semiconductor substrate 201 under the implantation conditions of an implantation energy of 30 KeV and a dose amount of 3 × 10 15 atoms / cm −2 , a stripe pattern of the semiconductor substrate 201 is removed. A diffusion layer 206 to be a bit line is formed in the exposed region. Subsequently, a silicon nitride film having a thickness of 100 nm is deposited on the entire surface including the gate electrode structure 216 and the first buried insulating film 204 on the semiconductor substrate 201 by LPCVD. Thereafter, etch back is performed on the deposited silicon oxide film using an etching gas mainly composed of carbon fluoride, and each side surface of the striped pattern including the gate electrode structure 216 and the first buried insulating film 204 is performed. A sidewall insulating film 207 made of silicon nitride is formed thereon. Subsequently, a metal film made of cobalt is deposited on the entire surface including the stripe pattern on the semiconductor substrate 201 by, for example, a sputtering method or a vacuum evaporation method, and a predetermined heat treatment is performed, so that a predetermined heat treatment is performed. Only the silicide layer 208 is formed.

次に、図18(c)に示すように、行列状に配置されたゲート電極構造体216のうち拡散層206と交差する方向、すなわち行方向に並ぶ複数のゲート電極構造体216に例えばタングステン(W)からなるコンタクトプラグ209を形成し、行方向に並ぶゲート電極構造体216同士をワード線210によってそれぞれ電気的に接続する。続いて、各拡散層206の上にシリサイド層208を介在させてビット線コンタクト222を自己整合的に形成して、不揮発性半導体記憶装置を得る。   Next, as shown in FIG. 18C, among the gate electrode structures 216 arranged in a matrix, a plurality of gate electrode structures 216 arranged in the direction intersecting with the diffusion layer 206, that is, in the row direction, are made of tungsten (for example). A contact plug 209 made of W) is formed, and the gate electrode structures 216 arranged in the row direction are electrically connected to each other by the word line 210. Subsequently, a bit line contact 222 is formed on each diffusion layer 206 in a self-aligned manner with a silicide layer 208 interposed therebetween, thereby obtaining a nonvolatile semiconductor memory device.

(第4の実施形態)
以下、本発明の第4の実施形態ついて図面を参照しながら説明する。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図19は本発明の第4の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置を示している。図19において、図13に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。   FIG. 19 shows a nonvolatile semiconductor memory device according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 19, the same components as those shown in FIG.

図19に示すように、第4の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置は、複数のゲート電極構造体216のうち列方向(拡散層206が延びる方向)に隣接するゲート電極構造体216同士の間に埋め込む埋め込み絶縁膜(ゲート間絶縁膜)224を窒化シリコンに代えて酸化シリコンとしている。これにより、不揮発性半導体記憶装置の製造プロセスを第3の実施形態と比べて簡略化することができる。   As shown in FIG. 19, the nonvolatile semiconductor memory device according to the fourth embodiment includes a plurality of gate electrode structures 216 adjacent to each other in the column direction (direction in which the diffusion layer 206 extends). A buried insulating film (inter-gate insulating film) 224 buried in between is replaced with silicon nitride and is made of silicon oxide. Thereby, the manufacturing process of the nonvolatile semiconductor memory device can be simplified as compared with the third embodiment.

以下、前記のように構成された不揮発性半導体記憶装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device configured as described above will be described with reference to the drawings.

図20(a)〜図20(c)、図21(a)及び図21(b)は本発明の第4の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の工程順の部分的な断面構成及び斜視構成を示している。   20 (a) to 20 (c), FIG. 21 (a) and FIG. 21 (b) are partial cross-sectional views in the order of steps of the method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the fourth embodiment of the present invention. 1 shows a configuration and a perspective configuration.

まず、図20(a)に示すように、第3の実施形態と同様にして、半導体基板201の主面上に、膜厚が5nmの酸化シリコンからなるトンネル絶縁膜213と、膜厚が100nmの多結晶シリコンからなる浮遊ゲート形成膜、膜厚が7nmの酸化シリコンからなる下層絶縁膜202a、膜厚が15nmの窒化シリコンからなる中層絶縁膜202bと、膜厚が7nmの上層絶縁膜202cとを含むONO構造を持つ容量絶縁膜202と、膜厚が100nmの多結晶シリコンからなる制御ゲート形成膜を順次成膜する。その後、リソグラフィ法により、堆積した制御ゲート形成膜の上に行方向に延びるストライプ状の開口パターンを有する第1のマスクパターン(図示せず)を形成し、形成した第1のマスクパターンを用いて、制御ゲート形成膜及び浮遊ゲート電極に対しては塩素を主成分とするエッチングガスにより、容量絶縁膜202に対してはフッ化炭素を主成分とするエッチングガスによりドライエッチングを行なう。これにより、制御ゲート形成膜、容量絶縁膜202及び浮遊ゲート形成膜から、行方向に延びるストライプ状パターンを有する制御ゲート形成膜215B、容量絶縁膜202及び浮遊ゲート形成膜214Bが形成される。なお、浮遊ゲート形成膜214Bのエッチングに続いてトンネル絶縁膜213を除去してもよい。   First, as shown in FIG. 20A, as in the third embodiment, a tunnel insulating film 213 made of silicon oxide having a film thickness of 5 nm and a film thickness of 100 nm are formed on the main surface of the semiconductor substrate 201. A floating gate forming film made of polycrystalline silicon, a lower insulating film 202a made of silicon oxide with a thickness of 7 nm, an intermediate insulating film 202b made of silicon nitride with a thickness of 15 nm, and an upper insulating film 202c made of silicon nitride with a thickness of 7 nm. A capacitor insulating film 202 having an ONO structure including, and a control gate forming film made of polycrystalline silicon having a thickness of 100 nm are sequentially formed. Thereafter, a first mask pattern (not shown) having a stripe-shaped opening pattern extending in the row direction is formed on the deposited control gate formation film by lithography, and the first mask pattern thus formed is used. The control gate formation film and the floating gate electrode are dry-etched with an etching gas mainly containing chlorine, and the capacitive insulating film 202 is dry-etched with an etching gas mainly containing carbon fluoride. Thereby, the control gate formation film 215B, the capacitance insulation film 202, and the floating gate formation film 214B having a stripe pattern extending in the row direction are formed from the control gate formation film, the capacitance insulation film 202, and the floating gate formation film. Note that the tunnel insulating film 213 may be removed following the etching of the floating gate formation film 214B.

次に、図20(b)に示すように、第1のマスクパターンを除去した後、LPCVD法により、半導体基板201の上にストライプ状パターンを含む全面にわたってシリコン酸化膜を堆積し、堆積したシリコン酸化膜に対してフッ化炭素を主成分とするエッチングガスを用いたエッチバックを行なう。これにより、浮遊ゲート形成膜214B、容量絶縁膜202及び制御ゲート形成膜215Bを含むストライプ状パターンの各空隙に酸化シリコンからなる埋め込み絶縁膜224を残存させる。   Next, as shown in FIG. 20B, after removing the first mask pattern, a silicon oxide film is deposited over the entire surface including the stripe pattern on the semiconductor substrate 201 by LPCVD, and the deposited silicon Etch back is performed on the oxide film using an etching gas mainly composed of carbon fluoride. As a result, the buried insulating film 224 made of silicon oxide is left in each gap of the stripe pattern including the floating gate forming film 214B, the capacitor insulating film 202, and the control gate forming film 215B.

次に、制御ゲート形成膜215Bを有するストライプ状パターンとその空隙を埋める埋め込み絶縁膜224の上に、リソグラフィ法により、制御ゲート形成膜215Bのストライプ方向と交差する方向、すなわち列方向に延びるストライプ状の開口パターンを有する第2のマスクパターン(図示せず)を形成し、形成した第2のマスクパターンを用いて、多結晶シリコンからなる制御ゲート形成膜215B、ONO膜である容量絶縁膜202及び多結晶シリコンからなる浮遊ゲート形成膜214Bと、酸化シリコンからなる埋め込み絶縁膜224とに対してドライエッチングを行なう。このとき、多結晶シリコンと酸化シリコンとのエッチング選択比が小さい条件で、制御ゲート形成膜215B及び浮遊ゲート形成膜214Bと埋め込み絶縁膜224とを同時にエッチングしてもよい。また、多結晶シリコンと酸化シリコンとのエッチング選択比が大きい条件で順次エッチングしてもよい。なお、制御ゲート形成膜215B等と埋め込み絶縁膜224とを別々にエッチングする場合にその順序は問われない。このドライエッチングにより、図20(c)に示すように、ストライプ状の制御ゲート形成膜215B、容量絶縁膜202及び浮遊ゲート形成膜214Bから、行列状に配置され且つ孤立した複数のゲート電極構造体216を得ることができる。その後、フッ酸を含む水溶液でウェットエッチングを行なうことにより、ストライプ状パターンから露出した酸化シリコンからなるトンネル絶縁膜213を除去する。以上の工程により、行列状に配置された複数のゲート電極構造体216は、列方向に隣接するゲート電極構造体216同士の間を埋め込み絶縁膜224により埋め込まれた状態の列方向に延びるストライプ状パターンとなる。   Next, on the stripe pattern having the control gate formation film 215B and the buried insulating film 224 filling the gap, a stripe shape extending in the direction intersecting the stripe direction of the control gate formation film 215B, that is, the column direction is formed by lithography. A second mask pattern (not shown) having the opening pattern is formed, and using the formed second mask pattern, a control gate formation film 215B made of polycrystalline silicon, a capacitive insulating film 202 that is an ONO film, and Dry etching is performed on the floating gate formation film 214B made of polycrystalline silicon and the buried insulating film 224 made of silicon oxide. At this time, the control gate formation film 215 </ b> B, the floating gate formation film 214 </ b> B, and the buried insulating film 224 may be etched at the same time under the condition that the etching selection ratio between polycrystalline silicon and silicon oxide is small. Alternatively, the etching may be sequentially performed under a condition where the etching selectivity between polycrystalline silicon and silicon oxide is large. Note that the order of the control gate formation film 215B and the like and the buried insulating film 224 are not particularly limited. By this dry etching, as shown in FIG. 20C, a plurality of gate electrode structures arranged in a matrix and isolated from the stripe-shaped control gate formation film 215B, the capacitor insulating film 202, and the floating gate formation film 214B. 216 can be obtained. Thereafter, the tunnel insulating film 213 made of silicon oxide exposed from the stripe pattern is removed by performing wet etching with an aqueous solution containing hydrofluoric acid. Through the above process, the plurality of gate electrode structures 216 arranged in a matrix form a stripe shape extending in the column direction in a state where the gate electrode structures 216 adjacent to each other in the column direction are embedded with the embedded insulating film 224. It becomes a pattern.

次に、図21(a)に示すように、ゲート電極構造体216及び埋め込み絶縁膜224からなるストライプ状パターンをマスクとして、例えば、半導体基板201の主面に対して垂直な方向に、注入エネルギーを30KeVとし、且つドーズ量を3×1015atoms/cm-2とする注入条件で、ヒ素(As)イオンを半導体基板201にイオン注入することにより、半導体基板201のストライプ状パターンから露出する領域にビット線となる拡散層206を形成する。続いて、LPCVD法により、半導体基板201上にゲート電極構造体216及び埋め込み絶縁膜224を含む全面にわたって膜厚が100nmのシリコン酸化膜を堆積する。その後、堆積したシリコン酸化膜に対してフッ化炭素を主成分とするエッチングガスを用いたエッチバックを行なって、ゲート電極構造体216及び埋め込み絶縁膜224からなるストライプ状パターンの各側面上に、側壁絶縁膜207をそれぞれ形成する。続いて、半導体基板201の上にストライプ状パターンを含む全面にわたって、例えばスパッタ法又は真空蒸着法により、コバルトよりなる金属膜を堆積し、所定の熱処理を施すことにより、各ゲート電極構造体216及び各拡散層206の上部にのみシリサイド層208を形成する。 Next, as shown in FIG. 21A, the implantation energy is applied in a direction perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate 201, for example, using a stripe pattern composed of the gate electrode structure 216 and the buried insulating film 224 as a mask. Is exposed from the stripe pattern of the semiconductor substrate 201 by implanting arsenic (As) ions into the semiconductor substrate 201 under implantation conditions of 30 KeV and a dose of 3 × 10 15 atoms / cm −2. Then, a diffusion layer 206 to be a bit line is formed. Subsequently, a 100 nm-thickness silicon oxide film is deposited over the entire surface including the gate electrode structure 216 and the buried insulating film 224 on the semiconductor substrate 201 by LPCVD. Thereafter, the deposited silicon oxide film is etched back using an etching gas mainly composed of carbon fluoride, and on each side surface of the stripe-shaped pattern including the gate electrode structure 216 and the buried insulating film 224, Sidewall insulating films 207 are respectively formed. Subsequently, a metal film made of cobalt is deposited on the entire surface including the stripe pattern on the semiconductor substrate 201 by, for example, a sputtering method or a vacuum evaporation method, and a predetermined heat treatment is performed, so that each gate electrode structure 216 and A silicide layer 208 is formed only on the upper part of each diffusion layer 206.

次に、図21(b)に示すように、行列状に配置されたゲート電極構造体216のうち拡散層206と交差する方向、すなわち行方向に並ぶ複数のゲート電極構造体216に例えばタングステン(W)からなるコンタクトプラグ209を形成し、行方向に並ぶゲート電極構造体216同士をワード線210によってそれぞれ電気的に接続して、不揮発性半導体記憶装置を得る。   Next, as shown in FIG. 21B, among the gate electrode structures 216 arranged in rows and columns, a plurality of gate electrode structures 216 arranged in the direction intersecting the diffusion layer 206, that is, in the row direction are formed on, for example, tungsten ( A contact plug 209 made of W) is formed, and the gate electrode structures 216 arranged in the row direction are electrically connected to each other by the word line 210 to obtain a nonvolatile semiconductor memory device.

第4の実施形態によると、ゲート電極構造体216を構成する浮遊ゲート電極214に電荷を捕獲する不揮発性半導体記憶装置において、ビット線を構成する拡散層206を金属により確実にシリサイド化できるため、拡散層(ビット線)206の低抵抗化を実現できる。このため、ビット線の抵抗による遅延を抑制できるので、高速な読み出し動作を実現することができる。その上、図20(b)に示した1種類の埋め込み絶縁膜224を最後まで用いるため、製造工程を簡略化できるので、製造コストを低減することができる。   According to the fourth embodiment, in the nonvolatile semiconductor memory device that captures charges in the floating gate electrode 214 that forms the gate electrode structure 216, the diffusion layer 206 that forms the bit line can be reliably silicided with metal. The resistance of the diffusion layer (bit line) 206 can be reduced. For this reason, delay due to the resistance of the bit line can be suppressed, so that a high-speed read operation can be realized. In addition, since one type of buried insulating film 224 shown in FIG. 20B is used to the end, the manufacturing process can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced.

(第4の実施形態の一変形例)
図22は本発明の第4の実施形態の一変形例に係る不揮発性半導体記憶装置を示している。図22において、図13及び図16に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
(One Modification of Fourth Embodiment)
FIG. 22 shows a nonvolatile semiconductor memory device according to a modification of the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 22, the same components as those shown in FIGS. 13 and 16 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図22に示すように、本変形例に係る不揮発性半導体記憶装置は、各ゲート電極構造体216の上面にシリサイド層208を設ける代わりに、窒化シリコンからなるキャップ層221を設けている。さらに、側壁絶縁膜217の組成を酸化シリコンに代えて窒化シリコンとしている。   As shown in FIG. 22, in the nonvolatile semiconductor memory device according to this modification, a cap layer 221 made of silicon nitride is provided instead of providing the silicide layer 208 on the upper surface of each gate electrode structure 216. Further, the composition of the sidewall insulating film 217 is silicon nitride instead of silicon oxide.

これにより、各ゲート電極構造体216は、上面及び側面を窒化シリコンで覆われるため、各ビット線を構成する各拡散層206と電気的な接続を取るビット線コンタクト222を形成する際に、自己整合的に形成することが可能となるので、不揮発性半導体記憶装置の微細化を実現できる。   As a result, each gate electrode structure 216 is covered with silicon nitride on the upper surface and side surfaces, and therefore, when forming the bit line contact 222 that is electrically connected to each diffusion layer 206 constituting each bit line, Since it can be formed in a consistent manner, miniaturization of the nonvolatile semiconductor memory device can be realized.

以下、前記のように構成された不揮発性半導体記憶装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device configured as described above will be described with reference to the drawings.

図23(a)〜図23(c)及び図24(a)〜図24(c)は本発明の第4の実施形態の一変形例に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の工程順の部分的な断面構成及び斜視構成を示している。   FIG. 23A to FIG. 23C and FIG. 24A to FIG. 24C show the order of steps of the method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the modification of the fourth embodiment of the present invention. A partial cross-sectional configuration and a perspective configuration are shown.

まず、図23(a)に示すように、第3の実施形態と同様にして、半導体基板201の主面上に、膜厚が5nmの酸化シリコンからなるトンネル絶縁膜213と、膜厚が100nmの多結晶シリコンからなる浮遊ゲート形成膜、膜厚が7nmの酸化シリコンからなる下層絶縁膜202a、膜厚が15nmの窒化シリコンからなる中層絶縁膜202bと、膜厚が7nmの上層絶縁膜202cとを含むONO構造を持つ容量絶縁膜202と、膜厚が100nmの多結晶シリコンからなる制御ゲート形成膜を順次成膜する。その後、リソグラフィ法により、堆積した制御ゲート形成膜の上に行方向に延びるストライプ状の開口パターンを有する第1のマスクパターン(図示せず)を形成し、形成した第1のマスクパターンを用いて、制御ゲート形成膜及び浮遊ゲート電極に対しては塩素を主成分とするエッチングガスにより、容量絶縁膜202に対してはフッ化炭素を主成分とするエッチングガスによりドライエッチングを行なう。これにより、制御ゲート形成膜、容量絶縁膜202及び浮遊ゲート形成膜から、行方向に延びるストライプ状パターンを有する制御ゲート形成膜215B、容量絶縁膜202及び浮遊ゲート形成膜214Bが形成される。なお、ここで、トンネル絶縁膜213を除去してもよい。   First, as shown in FIG. 23A, as in the third embodiment, a tunnel insulating film 213 made of silicon oxide having a film thickness of 5 nm and a film thickness of 100 nm are formed on the main surface of the semiconductor substrate 201. A floating gate forming film made of polycrystalline silicon, a lower insulating film 202a made of silicon oxide with a thickness of 7 nm, an intermediate insulating film 202b made of silicon nitride with a thickness of 15 nm, and an upper insulating film 202c made of silicon nitride with a thickness of 7 nm. A capacitor insulating film 202 having an ONO structure including, and a control gate forming film made of polycrystalline silicon having a thickness of 100 nm are sequentially formed. Thereafter, a first mask pattern (not shown) having a stripe-shaped opening pattern extending in the row direction is formed on the deposited control gate formation film by lithography, and the first mask pattern thus formed is used. The control gate formation film and the floating gate electrode are dry-etched with an etching gas mainly containing chlorine, and the capacitive insulating film 202 is dry-etched with an etching gas mainly containing carbon fluoride. Thereby, the control gate formation film 215B, the capacitance insulation film 202, and the floating gate formation film 214B having a stripe pattern extending in the row direction are formed from the control gate formation film, the capacitance insulation film 202, and the floating gate formation film. Here, the tunnel insulating film 213 may be removed.

次に、図23(b)に示すように、第1のマスクパターンを除去した後、LPCVD法により、半導体基板201の上にストライプ状パターンを含む全面にわたってシリコン酸化膜を堆積し、堆積したシリコン酸化膜に対してフッ化炭素を主成分とするエッチングガスを用いたエッチバックを行なう。これにより、浮遊ゲート形成膜214B、容量絶縁膜202及び制御ゲート形成膜215Bを含むストライプ状パターンの各空隙に酸化シリコンからなる埋め込み絶縁膜224を残存させる。   Next, as shown in FIG. 23B, after removing the first mask pattern, a silicon oxide film is deposited on the entire surface including the stripe pattern on the semiconductor substrate 201 by LPCVD, and the deposited silicon Etch back is performed on the oxide film using an etching gas mainly composed of carbon fluoride. As a result, the buried insulating film 224 made of silicon oxide is left in each gap of the stripe pattern including the floating gate forming film 214B, the capacitor insulating film 202, and the control gate forming film 215B.

次に、図23(c)に示すように、LPCVD法により、制御ゲート形成膜215Bを含むストライプ状パターンとその空隙を埋める埋め込み絶縁膜224の上に、膜厚が100nmの窒化シリコンからなるキャップ層221を全面的に堆積する。   Next, as shown in FIG. 23C, a cap made of silicon nitride having a thickness of 100 nm is formed on the stripe pattern including the control gate formation film 215B and the buried insulating film 224 filling the gap by LPCVD. Layer 221 is deposited over the entire surface.

次に、キャップ層221の上に、リソグラフィ法により、制御ゲート形成膜215Bのストライプ方向と交差する方向、すなわち列方向に延びるストライプ状の開口パターンを有する第2のマスクパターン(図示せず)を形成し、形成した第2のマスクパターンを用いて、まず、窒化シリコンからなるキャップ層221をドライエッチングし、その後、多結晶シリコンからなる制御ゲート形成膜215B、ONO膜である容量絶縁膜202及び多結晶シリコンからなる浮遊ゲート形成膜214Bと、酸化シリコンからなる埋め込み絶縁膜214とに対してドライエッチングを行なう。このとき、多結晶シリコンと酸化シリコンとのエッチング選択比が小さい条件で、制御ゲート形成膜215B及び浮遊ゲート形成膜214Bと埋め込み絶縁膜224とを同時にエッチングしてもよい。また、多結晶シリコンと酸化シリコンとのエッチング選択比が大きい条件で順次エッチングしてもよい。このドライエッチングにより、図24(a)に示すように、ストライプ状の制御ゲート形成膜215B、容量絶縁膜202及び浮遊ゲート形成膜214Bから、行列状に配置され且つ孤立した複数のゲート電極構造体216を得ることができる。その後、フッ酸を含む水溶液でウェットエッチングを行なうことにより、ストライプ状パターンから露出した酸化シリコンからなるトンネル絶縁膜213を除去する。以上の工程により、行列状に配置された複数のゲート電極構造体216は、列方向に隣接するゲート電極構造体216同士の間を埋め込み絶縁膜224により埋め込まれ、さらにその上面にキャップ層221が連続して形成された状態の列方向に延びるストライプ状パターンとしてパターニングされる。   Next, a second mask pattern (not shown) having a stripe-shaped opening pattern extending in the direction intersecting the stripe direction of the control gate formation film 215B, that is, the column direction is formed on the cap layer 221 by lithography. The cap layer 221 made of silicon nitride is first dry-etched using the formed second mask pattern, and then the control gate formation film 215B made of polycrystalline silicon, the capacitive insulating film 202 which is an ONO film, and Dry etching is performed on the floating gate formation film 214B made of polycrystalline silicon and the buried insulating film 214 made of silicon oxide. At this time, the control gate formation film 215 </ b> B, the floating gate formation film 214 </ b> B, and the buried insulating film 224 may be etched at the same time under the condition that the etching selection ratio between polycrystalline silicon and silicon oxide is small. Alternatively, the etching may be sequentially performed under a condition where the etching selectivity between polycrystalline silicon and silicon oxide is large. By this dry etching, as shown in FIG. 24A, a plurality of gate electrode structures that are arranged in a matrix and isolated from the stripe-shaped control gate forming film 215B, the capacitive insulating film 202, and the floating gate forming film 214B. 216 can be obtained. Thereafter, the tunnel insulating film 213 made of silicon oxide exposed from the stripe pattern is removed by performing wet etching with an aqueous solution containing hydrofluoric acid. Through the above steps, the plurality of gate electrode structures 216 arranged in a matrix are filled with the buried insulating film 224 between the gate electrode structures 216 adjacent in the column direction, and the cap layer 221 is further formed on the upper surface thereof. Patterning is performed as a stripe pattern extending in the column direction in a continuously formed state.

次に、図24(b)に示すように、キャップ層221を含むストライプ状パターンをマスクとして、例えば、半導体基板201の主面に対して垂直な方向に、注入エネルギーを30KeVとし、且つドーズ量を3×1015atoms/cm-2とする注入条件で、ヒ素(As)イオンを半導体基板201にイオン注入することにより、半導体基板201のストライプ状パターンから露出する領域にビット線となる拡散層206を形成する。続いて、LPCVD法により、半導体基板201上にゲート電極構造体216及び埋め込み絶縁膜224を含む全面にわたって膜厚が100nmのシリコン酸化膜を堆積する。その後、堆積したシリコン酸化膜に対してフッ化炭素を主成分とするエッチングガスを用いたエッチバックを行なって、キャップ層221、ゲート電極構造体216及び埋め込み絶縁膜224からなるストライプ状パターンの各側面上に、側壁絶縁膜207をそれぞれ形成する。続いて、半導体基板201の上にストライプ状パターンを含む全面にわたって、例えばスパッタ法又は真空蒸着法により、コバルトよりなる金属膜を堆積し、所定の熱処理を施すことにより、各拡散層206の上部にのみシリサイド層208を形成する。 Next, as shown in FIG. 24B, using the stripe pattern including the cap layer 221 as a mask, for example, the implantation energy is set to 30 KeV in the direction perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate 201, and the dose amount is set. Arsenic (As) ions are ion-implanted into the semiconductor substrate 201 under an implantation condition of 3 × 10 15 atoms / cm −2 to form a diffusion layer that becomes a bit line in a region exposed from the stripe pattern of the semiconductor substrate 201 206 is formed. Subsequently, a 100 nm-thickness silicon oxide film is deposited over the entire surface including the gate electrode structure 216 and the buried insulating film 224 on the semiconductor substrate 201 by LPCVD. Thereafter, the deposited silicon oxide film is etched back using an etching gas containing carbon fluoride as a main component, and each stripe-shaped pattern including the cap layer 221, the gate electrode structure 216, and the buried insulating film 224 is formed. A sidewall insulating film 207 is formed on each side surface. Subsequently, a metal film made of cobalt is deposited on the entire surface including the stripe pattern on the semiconductor substrate 201 by, for example, a sputtering method or a vacuum evaporation method, and a predetermined heat treatment is performed, so that a predetermined heat treatment is performed. Only the silicide layer 208 is formed.

次に、図21(b)に示すように、行列状に配置されたゲート電極構造体216のうち拡散層206と交差する方向、すなわち行方向に並ぶ複数のゲート電極構造体216に例えばタングステン(W)からなるコンタクトプラグ209を形成し、行方向に並ぶゲート電極構造体216同士をワード線210によってそれぞれ電気的に接続する。続いて、各拡散層206の上にシリサイド層208を介在させてビット線コンタクト222を自己整合的に形成して、不揮発性半導体記憶装置を得る。   Next, as shown in FIG. 21B, among the gate electrode structures 216 arranged in rows and columns, a plurality of gate electrode structures 216 arranged in the direction intersecting the diffusion layer 206, that is, in the row direction are formed on, for example, tungsten ( A contact plug 209 made of W) is formed, and the gate electrode structures 216 arranged in the row direction are electrically connected to each other by the word line 210. Subsequently, a bit line contact 222 is formed on each diffusion layer 206 in a self-aligned manner with a silicide layer 208 interposed therebetween, thereby obtaining a nonvolatile semiconductor memory device.

本発明に係る不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法は、ビット線を構成する拡散層の低抵抗化による読み出し動作の高速化及び半導体素子の微細化による高集積化を同時に実現でき、その上、メモリ部とロジック部とを1チップ上に混載する製造プロセスにおいて、該プロセスの共通化が容易であり、安定したプロセスを低コストで実現できるという効果を有し、拡散層をビットラインに持つ不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法等に有用である。   The nonvolatile semiconductor memory device and the manufacturing method thereof according to the present invention can simultaneously realize a high-speed read operation by reducing the resistance of a diffusion layer constituting a bit line and high integration by miniaturizing a semiconductor element, and In the manufacturing process in which the memory part and the logic part are mixedly mounted on one chip, the process can be easily shared, and a stable process can be realized at low cost, and a nonvolatile layer having a diffusion layer in the bit line This is useful for a conductive semiconductor memory device and a method for manufacturing the same.

本発明の第1の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置を示す部分的な断面斜視図である。1 is a partial cross-sectional perspective view showing a nonvolatile semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention. (a)〜(d)は本発明の第1の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程順の部分的な断面斜視図である。FIGS. 4A to 4D are partial cross-sectional perspective views in order of steps showing a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention. FIGS. (a)〜(c)は本発明の第1の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程順の部分的な断面斜視図である。FIGS. 4A to 4C are partial cross-sectional perspective views in order of steps showing a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention. FIGS. 本発明の第1の実施形態の一変形例に係る不揮発性半導体記憶装置を示す部分的な断面斜視図である。FIG. 6 is a partial cross-sectional perspective view showing a nonvolatile semiconductor memory device according to a modification of the first embodiment of the present invention. (a)〜(d)は本発明の第1の実施形態の一変形例に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程順の部分的な断面斜視図である。(A)-(d) is a partial cross-sectional perspective view of the order of a process which shows the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory device which concerns on one modification of the 1st Embodiment of this invention. (a)〜(c)は本発明の第1の実施形態の一変形例に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程順の部分的な断面斜視図である。(A)-(c) is a partial cross-sectional perspective view of the order of a process which shows the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory device which concerns on the modification of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置を示す部分的な断面斜視図である。FIG. 6 is a partial cross-sectional perspective view showing a nonvolatile semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention. (a)〜(c)は本発明の第2の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程順の部分的な断面斜視図である。(A)-(c) is a partial cross section perspective view of the order of a process which shows the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory device based on the 2nd Embodiment of this invention. (a)及び(b)は本発明の第2の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程順の部分的な断面斜視図である。(A) And (b) is a partial cross section perspective view of the order of a process which shows the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory device based on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態の一変形例に係る不揮発性半導体記憶装置を示す部分的な断面斜視図である。FIG. 16 is a partial cross-sectional perspective view showing a nonvolatile semiconductor memory device according to a modification of the second embodiment of the present invention. (a)〜(c)は本発明の第2の実施形態の一変形例に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程順の部分的な断面斜視図である。(A)-(c) is a partial cross section perspective view of the order of a process which shows the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory device concerning the modification of the 2nd Embodiment of this invention. (a)〜(c)は本発明の第2の実施形態の一変形例に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程順の部分的な断面斜視図である。(A)-(c) is a partial cross section perspective view of the order of a process which shows the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory device concerning the modification of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置を示す部分的な断面斜視図である。FIG. 7 is a partial cross-sectional perspective view showing a nonvolatile semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention. (a)〜(d)は本発明の第3の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程順の部分的な断面斜視図である。(A)-(d) is a partial cross section perspective view of the order of a process which shows the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory device based on the 3rd Embodiment of this invention. (a)〜(c)は本発明の第3の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程順の部分的な断面斜視図である。(A)-(c) is a partial cross section perspective view of the order of a process which shows the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory device based on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態の一変形例に係る不揮発性半導体記憶装置を示す部分的な断面斜視図である。FIG. 10 is a partial cross-sectional perspective view showing a nonvolatile semiconductor memory device according to a modification of the third embodiment of the present invention. (a)〜(d)は本発明の第3の実施形態の一変形例に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程順の部分的な断面斜視図である。(A)-(d) is a partial cross section perspective view of the order of a process which shows the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory device concerning the modification of the 3rd Embodiment of this invention. (a)〜(c)は本発明の第3の実施形態の一変形例に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程順の部分的な断面斜視図である。(A)-(c) is a partial cross section perspective view of the order of a process which shows the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory device which concerns on the modification of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置を示す部分的な断面斜視図である。FIG. 6 is a partial cross-sectional perspective view showing a nonvolatile semiconductor memory device according to a fourth embodiment of the present invention. (a)〜(c)は本発明の第4の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程順の部分的な断面斜視図である。(A)-(c) is a partial cross section perspective view of the order of a process which shows the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory device based on the 4th Embodiment of this invention. (a)及び(b)は本発明の第4の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程順の部分的な断面斜視図である。(A) And (b) is a partial cross section perspective view of the order of a process which shows the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory device based on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態の一変形例に係る不揮発性半導体記憶装置を示す部分的な断面斜視図である。FIG. 16 is a partial cross-sectional perspective view showing a nonvolatile semiconductor memory device according to a modification of the fourth embodiment of the present invention. (a)〜(c)は本発明の第4の実施形態の一変形例に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程順の部分的な断面斜視図である。(A)-(c) is a partial cross section perspective view of the order of a process which shows the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory device which concerns on the modification of the 4th Embodiment of this invention. (a)〜(c)は本発明の第4の実施形態の一変形例に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程順の部分的な断面斜視図である。(A)-(c) is a partial cross section perspective view of the order of a process which shows the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory device which concerns on the modification of the 4th Embodiment of this invention. 従来の不揮発性半導体記憶装置を示す断面断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional non-volatile semiconductor memory device.

符号の説明Explanation of symbols

101 半導体基板(半導体領域)
102 ゲート絶縁膜
102a 下層絶縁膜
102b 中層絶縁膜
102c 上層絶縁膜
103 ゲート電極(ゲート電極構造体)
103A ゲート電極形成膜
103B ゲート電極形成膜
104 第1の埋め込み絶縁膜(ゲート間絶縁膜:窒化膜)
105 第2の埋め込み絶縁膜(酸化膜)
106 拡散層(ビット線)
107 側壁絶縁膜(酸化膜)
108 シリサイド層
109 コンタクトプラグ
110 ワード線
114 埋め込み絶縁膜(ゲート間絶縁膜:酸化膜)
117 側壁絶縁膜(窒化膜)
121 キャップ層
122 ビット線コンタクト
201 半導体基板(半導体領域)
202 容量絶縁膜
202a 下層絶縁膜
202b 中層絶縁膜
202c 上層絶縁膜
204 第1の埋め込み絶縁膜(ゲート間絶縁膜:窒化膜)
205 第2の埋め込み絶縁膜(酸化膜)
206 拡散層(ビット線)
207 側壁絶縁膜(酸化膜)
208 シリサイド層
209 コンタクトプラグ
210 ワード線
213 トンネル絶縁膜(ゲート絶縁膜)
214 浮遊ゲート電極
214A 浮遊ゲート形成膜
214B 浮遊ゲート形成膜
215 制御ゲート電極
215A 制御ゲート形成膜
215B 制御ゲート形成膜
216 ゲート電極構造体
217 側壁絶縁膜(窒化膜)
221 キャップ層
222 ビット線コンタクト
224 埋め込み絶縁膜(ゲート間絶縁膜:酸化膜)
101 Semiconductor substrate (semiconductor region)
102 Gate insulating film 102a Lower insulating film 102b Middle insulating film 102c Upper insulating film 103 Gate electrode (gate electrode structure)
103A Gate electrode forming film 103B Gate electrode forming film 104 First embedded insulating film (inter-gate insulating film: nitride film)
105 Second buried insulating film (oxide film)
106 Diffusion layer (bit line)
107 Side wall insulating film (oxide film)
108 Silicide layer 109 Contact plug 110 Word line 114 Embedded insulating film (inter-gate insulating film: oxide film)
117 Side wall insulating film (nitride film)
121 Cap layer 122 Bit line contact 201 Semiconductor substrate (semiconductor region)
202 Capacitance insulating film 202a Lower insulating film 202b Middle insulating film 202c Upper insulating film 204 First buried insulating film (inter-gate insulating film: nitride film)
205 Second buried insulating film (oxide film)
206 Diffusion layer (bit line)
207 Side wall insulating film (oxide film)
208 Silicide layer 209 Contact plug 210 Word line 213 Tunnel insulating film (gate insulating film)
214 Floating gate electrode 214A Floating gate forming film 214B Floating gate forming film 215 Control gate electrode 215A Control gate forming film 215B Control gate forming film 216 Gate electrode structure 217 Side wall insulating film (nitride film)
221 Cap layer 222 Bit line contact 224 Buried insulating film (inter-gate insulating film: oxide film)

Claims (19)

半導体領域の上に行列状に且つ孤立して配置され、前記半導体領域との間にゲート絶縁膜をそれぞれ介在させて形成された複数のゲート電極と、
前記半導体領域の上部における、前記複数のゲート電極のうちの行方向に配置されたゲート電極同士の間の領域にそれぞれ形成されたビット線である複数の拡散層とを備え、
前記複数の拡散層は、少なくともその上部に金属層又は金属シリサイド層を有していることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
A plurality of gate electrodes arranged in a matrix and isolated on the semiconductor region, each formed with a gate insulating film interposed between the semiconductor region; and
A plurality of diffusion layers which are bit lines respectively formed in regions between the gate electrodes arranged in the row direction among the plurality of gate electrodes in the upper part of the semiconductor region;
The non-volatile semiconductor memory device, wherein the plurality of diffusion layers have a metal layer or a metal silicide layer on at least an upper part thereof.
前記ゲート絶縁膜は、電荷を蓄積可能な絶縁膜を含む積層膜であることを特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置。   The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the gate insulating film is a laminated film including an insulating film capable of storing electric charge. 前記積層膜は、第1の酸化シリコン層、窒化シリコン層及び第2の酸化シリコン層からなることを特徴とする請求項2に記載の不揮発性半導体記憶装置。   The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 2, wherein the stacked film includes a first silicon oxide layer, a silicon nitride layer, and a second silicon oxide layer. 前記各ゲート電極は、それぞれが前記半導体領域側から順次形成された浮遊ゲート電極、容量絶縁膜及び制御ゲート電極からなり、
前記浮遊ゲート電極は、電荷を蓄積することを特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置。
Each of the gate electrodes includes a floating gate electrode, a capacitor insulating film, and a control gate electrode, which are sequentially formed from the semiconductor region side,
The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the floating gate electrode accumulates electric charges.
前記複数のゲート電極のうちの列方向に配置されたゲート電極同士の間の領域にそれぞれ形成され、紫外線の透過量が酸化シリコンよりも少ない材料によって形成されたゲート間絶縁膜をさらに備えていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の不揮発性半導体記憶装置。   It further includes an inter-gate insulating film formed in a region between the gate electrodes arranged in the column direction among the plurality of gate electrodes and formed of a material that transmits less ultraviolet light than silicon oxide. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein: 前記各ゲート電極は、少なくともその上部に金属層又は金属シリサイド層を有していることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の不揮発性半導体記憶装置。   6. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein each of the gate electrodes has a metal layer or a metal silicide layer at least on an upper portion thereof. 前記各ゲート電極は、該ゲート電極の上面に形成されたキャップ絶縁膜とその側面上に形成された側壁絶縁膜とを有し、
前記拡散層の上に自己整合的に形成され、前記拡散層とそれぞれ電気的に接続された複数のコンタクトプラグをさらに備えていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の不揮発性半導体記憶装置。
Each of the gate electrodes has a cap insulating film formed on the upper surface of the gate electrode and a sidewall insulating film formed on the side surface thereof,
6. The device according to claim 1, further comprising a plurality of contact plugs formed in a self-aligned manner on the diffusion layer and electrically connected to the diffusion layer. Nonvolatile semiconductor memory device.
前記半導体領域はシリコンからなり、前記ゲート電極は多結晶シリコンからなることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の不揮発性半導体記憶装置。   The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the semiconductor region is made of silicon, and the gate electrode is made of polycrystalline silicon. 行列状に配置された複数のメモリセルを有する不揮発性半導体記憶装置の製造方法であって、
半導体領域の上に、ゲート絶縁膜を形成する工程(a)と、
前記ゲート絶縁膜の上にゲート電極形成膜を形成した後、形成したゲート電極形成膜に対してパターニングを行なって、前記ゲート電極形成膜から行列状に且つ孤立して配置された複数のゲート電極構造体を形成する工程(b)と、
前記複数のゲート電極構造体のうちの列方向に隣接するゲート電極構造体同士の間の領域に、それぞれ第1の埋め込み絶縁膜を形成する工程(c)と、
前記各ゲート電極構造体及び第1の埋め込み絶縁膜をマスクとして、前記半導体領域にイオン注入を行なうことにより、前記半導体領域の上部における、前記複数のゲート電極構造体のうちの行方向に並ぶゲート電極構造体同士の間の領域にそれぞれビット線となる複数の拡散層を形成する工程(d)と、
前記各拡散層の上部を金属によりシリサイド化する工程(e)とを備えていることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device having a plurality of memory cells arranged in a matrix,
Forming a gate insulating film on the semiconductor region;
After forming a gate electrode formation film on the gate insulating film, patterning is performed on the formed gate electrode formation film, and a plurality of gate electrodes arranged in a matrix and isolated from the gate electrode formation film Forming a structure (b);
Forming a first buried insulating film in a region between the gate electrode structures adjacent to each other in the column direction among the plurality of gate electrode structures;
Gates arranged in the row direction among the plurality of gate electrode structures above the semiconductor region by performing ion implantation into the semiconductor region using the gate electrode structures and the first buried insulating film as a mask. A step (d) of forming a plurality of diffusion layers each serving as a bit line in a region between the electrode structures;
And a step (e) of siliciding the upper part of each diffusion layer with a metal.
前記工程(b)は、
前記複数のゲート電極構造体を形成するよりも前に、形成した前記ゲート電極形成膜に対して選択的にエッチングを行なうことにより、前記ゲート電極形成膜から列方向に延びるストライプ状パターンを形成する工程と、
形成した前記ストライプ状パターン同士の間の各空隙を第2の埋め込み絶縁膜により埋め込む工程と、
形成した前記第2の埋め込み絶縁膜を残した状態で、前記ストライプ状パターンから前記複数のゲート電極構造体を形成する工程とを含み、
前記工程(c)は、前記第1の埋め込み絶縁膜を形成した後、前記第2の埋め込み絶縁膜及び該第2の埋め込み絶縁膜の下側に位置する前記ゲート絶縁膜を除去する工程を含むことを特徴とする請求項9に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
The step (b)
Prior to forming the plurality of gate electrode structures, the formed gate electrode formation film is selectively etched to form a stripe pattern extending in the column direction from the gate electrode formation film Process,
A step of filling each gap between the formed stripe-shaped patterns with a second buried insulating film;
Forming the plurality of gate electrode structures from the stripe pattern while leaving the second buried insulating film formed,
The step (c) includes a step of removing the second buried insulating film and the gate insulating film located under the second buried insulating film after forming the first buried insulating film. The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 9.
前記工程(b)は、前記ゲート電極形成膜を形成した後、前記ストライプ状パターンを形成するよりも前に、前記ゲート電極形成膜の上にキャップ絶縁膜を形成する工程を含み、前記ゲート電極形成膜に対するパターニングは、前記キャップ絶縁膜と共に行ない、
前記工程(d)は、前記複数の拡散層を形成した後、前記ゲート電極構造体における前記拡散層側の側面上に側壁絶縁膜を形成する工程を含み、
前記工程(e)よりも後に、前記キャップ絶縁膜及び側壁絶縁膜をマスクとして、前記各拡散層と電気的に接続されるコンタクトプラグを自己整合的に形成する工程(f)をさらに備えていることを特徴とする請求項9又は10に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
The step (b) includes a step of forming a cap insulating film on the gate electrode forming film after forming the gate electrode forming film and before forming the stripe pattern. Patterning the formation film is performed together with the cap insulating film,
The step (d) includes a step of forming a sidewall insulating film on a side surface of the gate electrode structure on the diffusion layer side after forming the plurality of diffusion layers,
After the step (e), the method further includes a step (f) of forming a contact plug electrically connected to each diffusion layer in a self-alignment manner using the cap insulating film and the sidewall insulating film as a mask. The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 9 or 10.
前記半導体領域はシリコンからなり、前記ゲート電極形成膜は多結晶シリコンからなり、前記第1の埋め込み絶縁膜は窒化シリコンからなり、前記第2の埋め込み絶縁膜は酸化シリコンからなることを特徴とする請求項10に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。   The semiconductor region is made of silicon, the gate electrode forming film is made of polycrystalline silicon, the first buried insulating film is made of silicon nitride, and the second buried insulating film is made of silicon oxide. The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 10. 行列状に配置された複数のメモリセルを有する不揮発性半導体記憶装置の製造方法であって、
半導体領域の上に、ゲート絶縁膜を形成する工程(a)と、
前記ゲート絶縁膜の上にゲート電極形成膜を形成した後、形成したゲート電極形成膜に対してパターニングを行なって、前記ゲート電極形成膜から行方向に延びる第1のストライプ状パターンを形成する工程(b)と、
形成した前記第1のストライプ状パターン同士の間の各空隙を埋め込み絶縁膜により埋め込む工程(c)と、
前記第1のストライプ状パターン及び埋め込み絶縁膜に対して列方向に延びる第2のストライプ状パターンを持つように選択的にエッチングを行なうことにより、前記ストライプ状パターンから、行列状に配置され且つ前記埋め込み絶縁膜を列方向に対向する各壁面同士の間に残存させた複数のゲート電極構造体を形成する工程(d)と、
前記各ゲート電極構造体及び埋め込み絶縁膜をマスクとして、前記半導体領域にイオン注入を行なうことにより、前記半導体領域の上部における、前記複数のゲート電極構造体のうちの行方向に並ぶゲート電極構造体同士の間の領域にそれぞれビット線となる複数の拡散層を形成する工程(e)と、
前記各拡散層の上部を金属によりシリサイド化する工程(f)とを備えていることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device having a plurality of memory cells arranged in a matrix,
Forming a gate insulating film on the semiconductor region;
Forming a first stripe pattern extending in a row direction from the gate electrode forming film by forming a gate electrode forming film on the gate insulating film and then patterning the formed gate electrode forming film; (B) and
A step (c) of filling each gap between the formed first stripe patterns with a buried insulating film;
The first stripe pattern and the buried insulating film are selectively etched so as to have a second stripe pattern extending in the column direction, so that the stripe pattern is arranged in a matrix and the A step (d) of forming a plurality of gate electrode structures in which the buried insulating film is left between the wall surfaces facing each other in the column direction;
Using each gate electrode structure and the buried insulating film as a mask, ion implantation is performed on the semiconductor region, thereby forming a gate electrode structure aligned in the row direction among the plurality of gate electrode structures above the semiconductor region. Forming a plurality of diffusion layers each serving as a bit line in a region between them (e);
And a step (f) of siliciding the upper part of each diffusion layer with a metal.
前記工程(b)は、前記ゲート電極形成膜を形成した後、前記第1のストライプ状パターンを形成するよりも前に、前記ゲート電極形成膜の上にキャップ絶縁膜を形成する工程を含み、前記ゲート電極形成膜に対するパターニングは、前記キャップ絶縁膜と共に行ない、
前記工程(e)は、前記複数の拡散層を形成した後、前記ゲート電極構造体における前記拡散層側の側面上に側壁絶縁膜を形成する工程を含み、
前記工程(f)よりも後に、前記キャップ絶縁膜及び側壁絶縁膜をマスクとして、前記各拡散層と電気的に接続されるコンタクトプラグを自己整合的に形成する工程(g)をさらに備えていることを特徴とする請求項13に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
The step (b) includes a step of forming a cap insulating film on the gate electrode formation film after forming the gate electrode formation film and before forming the first stripe pattern, The gate electrode forming film is patterned together with the cap insulating film,
The step (e) includes a step of forming a sidewall insulating film on a side surface of the gate electrode structure on the diffusion layer side after forming the plurality of diffusion layers,
After the step (f), the method further includes a step (g) of forming a contact plug electrically connected to each diffusion layer in a self-alignment manner using the cap insulating film and the sidewall insulating film as a mask. 14. The method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 13,
前記ゲート電極形成膜は多結晶シリコンからなり、
前記キャップ絶縁膜及び側壁絶縁膜は窒化シリコンからなることを特徴とする請求項11又は14に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
The gate electrode formation film is made of polycrystalline silicon,
15. The method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 11, wherein the cap insulating film and the sidewall insulating film are made of silicon nitride.
前記工程(a)において、前記ゲート絶縁膜は、前記半導体領域の上に、第1の酸化シリコン層、窒化シリコン層及び第2の酸化シリコン層を順次積層して形成することを特徴とする請求項9又は13に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。   In the step (a), the gate insulating film is formed by sequentially laminating a first silicon oxide layer, a silicon nitride layer, and a second silicon oxide layer on the semiconductor region. Item 14. A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to Item 9 or 13. 前記ゲート電極形成膜は多結晶シリコンからなり、
前記拡散層をシリサイド化する工程において、前記各ゲート電極構造体の上部をも金属シリサイド化することを特徴とする請求項9又は13に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
The gate electrode formation film is made of polycrystalline silicon,
14. The method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 9, wherein, in the step of siliciding the diffusion layer, the upper portion of each gate electrode structure is also silicidized.
前記ゲート絶縁膜はトンネル絶縁膜であり、
前記工程(b)において、前記ゲート電極形成膜は、前記トンネル絶縁膜の上に浮遊ゲート形成膜、容量絶縁膜及び制御ゲート形成膜を順次積層して形成し、
前記ゲート電極構造体は、前記浮遊ゲート形成膜から形成された浮遊ゲート電極と、前記容量絶縁膜と、前記制御ゲート形成膜から形成された制御ゲート電極とから構成されることを特徴とする請求項9又は13に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
The gate insulating film is a tunnel insulating film;
In the step (b), the gate electrode formation film is formed by sequentially laminating a floating gate formation film, a capacitor insulation film, and a control gate formation film on the tunnel insulation film,
The gate electrode structure includes a floating gate electrode formed from the floating gate formation film, the capacitive insulating film, and a control gate electrode formed from the control gate formation film. Item 14. A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to Item 9 or 13.
前記浮遊ゲート形成膜及び制御ゲート形成膜のうち少なくとも前記制御ゲート形成膜は多結晶シリコンからなり、
前記拡散層をシリサイド化する工程において、前記制御ゲート電極の上部をも金属シリサイド化することを特徴とする請求項18に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
At least the control gate formation film of the floating gate formation film and the control gate formation film is made of polycrystalline silicon,
19. The method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 18, wherein, in the step of siliciding the diffusion layer, the upper portion of the control gate electrode is also silicidized.
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