JP2007150068A - Semiconductor device and method of manufacturing same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、半導体装置及びその製造方法に関するものであり、例えばNAND型メモリセルを備えた不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, for example, a non-volatile semiconductor memory device including NAND memory cells and a method for manufacturing the same.
近年、電気的書き換え可能な不揮発性半導体記憶装置として、NAND型EEPROMが広く用いられている。NAND型EEPROMは、直列に接続された複数のメモリセル(以下、NANDセルと記す)と、このNANDセルの両端に配置された選択ゲートトランジスタとを備えている。 In recent years, NAND-type EEPROMs are widely used as electrically rewritable nonvolatile semiconductor memory devices. The NAND-type EEPROM includes a plurality of memory cells (hereinafter referred to as NAND cells) connected in series, and select gate transistors arranged at both ends of the NAND cell.
図14に、NANDセルの一部の断面構造を示す。半導体基板101上のp型ウェル領域102に形成されたセル拡散層103の間には、トンネル絶縁膜104、フローティングゲート105、ゲート間絶縁膜(インタポリ絶縁膜)106、ポリシリコン膜107Aとメタルシリサイド膜107Bからなるコントロールゲート107、及びゲート用マスク材108が積層され、これらによりメモリセルが構成されている。さらに、ゲートを覆うように熱酸化膜109が形成されている。このような構造を持つ複数のメモリセルは、隣り合うメモリセル同士でソースあるいはドレインを共有するように複数個直列に接続されている(例えば、特許文献1参照)。
FIG. 14 shows a partial cross-sectional structure of the NAND cell. Between the
前述したNANDセルにおいては、以下のような問題点が生じる場合がある。図14に示すように、フローティングゲート105の端部(ゲートエッジ)近傍の半導体基板(セル拡散層103)がエッチングされて後退し(図14中に110にて示す領域)、フローティングゲート端部近傍の半導体基板が基板掘れを起こしている。このため、メモリセルトランジスタはオフセット構造になり易く、セル電流が引けなかったり、またショートチャネル特性が悪いメモリセルが多くなったりする。また、フローティングゲート105のゲートエッジ下に形成されたトンネル酸化膜104はダメージを受けやすく、トンネル酸化膜中に電子トラップなどが入り、セル電流が劣化したり、またデータリテンションが低下するなどのメモリセルの長期信頼性が悪化したりする。
The NAND cell described above may have the following problems. As shown in FIG. 14, the semiconductor substrate (cell diffusion layer 103) in the vicinity of the end portion (gate edge) of the
一方、その他の従来技術として、ゲート加工後、選択ゲート間のみレジストを開口して、STI(Shallow Trench Isolation)の高さを落とし、ビット線コンタクト、ソース線コンタクトの接触面積を確保する方法がある。しかし、この方法では、メモリセル内ではSTIと活性素子領域とに段差が残るため、メモリセルのゲート間でSTI段差脇にゲートを形成するために堆積されたポリシリコン膜が残り、不良となることが多い。またフォトエッチングプロセス(PEP工程)が追加となるため、製造コスト的にも不利である。
そこでこの発明は、オフセット構造になり難く、ショートチャネル特性の悪化を防ぐことができるメモリセルを備えた半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。また、ゲート端部近傍のゲート絶縁膜にダメージが入り難く、セル電流の劣化を改善できると共に、データリテンションが改善され長期信頼性を向上させることができるメモリセルを備えた半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor device including a memory cell that is unlikely to have an offset structure and can prevent deterioration of short channel characteristics, and a method for manufacturing the same. In addition, a semiconductor device including a memory cell that can hardly damage a gate insulating film near the gate end, can improve cell current degradation, and can improve data retention and long-term reliability, and a manufacturing method thereof. The purpose is to provide.
前記目的を達成するために、この発明の一実施態様の半導体装置は、半導体基板の表面領域に形成された第1半導体領域と、前記半導体基板の表面領域に前記第1半導体領域と離隔して形成された第2半導体領域と、前記第1半導体領域と前記第2半導体領域との間の前記半導体基板上に形成された第1トンネル絶縁膜と、前記第1トンネル絶縁膜上に形成された第1フローティングゲートと、前記第1フローティングゲート上に形成された第1ゲート間絶縁膜と、前記第1ゲート間絶縁膜上に形成された第1コントロールゲートと、前記第1フローティングゲートの側面上及び前記第1コントロールゲートの側面上に形成された第1側壁絶縁膜と、前記半導体基板の表面領域に前記第1、第2半導体領域と離隔して形成された第3半導体領域と、前記第2半導体領域と前記第3半導体領域との間の前記半導体基板上に形成された第2トンネル絶縁膜と、前記第2トンネル絶縁膜上に形成された第2フローティングゲートと、前記第2フローティングゲート上に形成された第2ゲート間絶縁膜と、前記第2ゲート間絶縁膜上に形成された第2コントロールゲートと、前記第2フローティングゲートの側面上及び前記第2コントロールゲートの側面上に形成された第2側壁絶縁膜とを具備し、前記第1、第2側壁絶縁膜とそれぞれ接触する前記第2半導体領域の表面は、前記第1側壁絶縁膜と前記第2側壁絶縁膜との間の前記第2半導体領域の表面より高いことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes a first semiconductor region formed in a surface region of a semiconductor substrate, and a surface region of the semiconductor substrate spaced apart from the first semiconductor region. A second semiconductor region formed; a first tunnel insulating film formed on the semiconductor substrate between the first semiconductor region and the second semiconductor region; and a first tunnel insulating film formed on the first tunnel insulating film. A first floating gate; a first inter-gate insulating film formed on the first floating gate; a first control gate formed on the first inter-gate insulating film; and a side surface of the first floating gate And a first sidewall insulating film formed on a side surface of the first control gate, and a third semiconductor region formed in a surface region of the semiconductor substrate and separated from the first and second semiconductor regions. A second tunnel insulating film formed on the semiconductor substrate between the second semiconductor region and the third semiconductor region, a second floating gate formed on the second tunnel insulating film, A second inter-gate insulating film formed on the second floating gate; a second control gate formed on the second inter-gate insulating film; a side surface of the second floating gate; and the second control gate. A second sidewall insulating film formed on a side surface, and the surface of the second semiconductor region that contacts the first and second sidewall insulating films is formed on the first sidewall insulating film and the second sidewall insulating film. It is characterized by being higher than the surface of the second semiconductor region between the film.
また、この発明の他の実施態様の半導体装置は、半導体基板上に、第1絶縁膜を形成する工程と、前記第1絶縁膜上に第1導電膜を形成する工程と、前記第1導電膜が形成された半導体基板に素子分離領域を形成する工程と、前記第1導電膜上及び前記素子分離領域上に第2絶縁膜を形成する工程と、前記第2絶縁膜上に第2導電膜を形成する工程と、前記第1絶縁膜、前記第1導電膜、前記第2絶縁膜、及び前記第2導電膜を加工して、前記半導体基板上に、第1トンネル絶縁膜、第1フローティングゲート、第1ゲート間絶縁膜、第1コントロールゲートの順序で積層された第1積層ゲートと、第2トンネル絶縁膜、第2フローティングゲート、第2ゲート間絶縁膜、第2コントロールゲートの順序で積層された第2積層ゲートとを形成する工程と、前記第1積層ゲートと前記第2積層ゲートとの間の前記半導体基板にソース領域あるいはドレイン領域を形成する工程と、前記第1積層ゲート上、前記第2積層ゲート上、及び前記半導体基板上に第3絶縁膜を形成する工程と、異方性エッチングにより前記第3絶縁膜を加工して、前記第1積層ゲートの側面上、及び前記第2積層ゲートの側面上に側壁絶縁膜を形成する工程と、前記第1積層ゲートの側面上、及び前記第2積層ゲートの側面上に形成された前記側壁絶縁膜に対してセルフアラインに異方性エッチングを行い、前記素子分離領域の高さを下げる工程とを具備することを特徴とする。 In another embodiment of the present invention, a semiconductor device includes a step of forming a first insulating film on a semiconductor substrate, a step of forming a first conductive film on the first insulating film, and the first conductive Forming a device isolation region on the semiconductor substrate on which the film is formed; forming a second insulating film on the first conductive film and the device isolation region; and second conductive on the second insulating film. Forming a film, processing the first insulating film, the first conductive film, the second insulating film, and the second conductive film to form a first tunnel insulating film, a first film on the semiconductor substrate; The first stacked gate, the second tunnel insulating film, the second floating gate, the second inter-gate insulating film, and the second control gate, which are stacked in the order of the floating gate, the first inter-gate insulating film, and the first control gate. And a second laminated gate laminated with Forming a source region or a drain region in the semiconductor substrate between the first stacked gate and the second stacked gate; on the first stacked gate; on the second stacked gate; Forming a third insulating film on the semiconductor substrate and processing the third insulating film by anisotropic etching to insulate side walls on the side surfaces of the first stacked gate and on the side surfaces of the second stacked gate Forming a film; and performing anisotropic etching in a self-aligned manner on the sidewall insulating film formed on the side surface of the first stacked gate and on the side surface of the second stacked gate, and the element isolation region And a step of lowering the height.
この発明によれば、オフセット構造になり難く、ショートチャネル特性の悪化を防ぐことができるメモリセルを備えた半導体装置及びその製造方法を提供できる。また、ゲート端部近傍のゲート絶縁膜にダメージが入り難く、セル電流の劣化を改善できると共に、データリテンションが改善され長期信頼性を向上させることができるメモリセルを備えた半導体装置及びその製造方法を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device including a memory cell that is unlikely to have an offset structure and can prevent deterioration of short channel characteristics, and a manufacturing method thereof. In addition, a semiconductor device including a memory cell that can hardly damage a gate insulating film near the gate end, can improve cell current degradation, and can improve data retention and long-term reliability, and a manufacturing method thereof. Can provide.
以下、図面を参照してこの発明の実施形態について説明する。説明に際し、全図にわたり共通する部分には共通する参照符号を付す。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the description, common reference numerals are given to common portions throughout the drawings.
[第1実施形態]
まず、この発明の第1実施形態の半導体装置について説明する。ここでは、半導体装置としてNAND型メモリセルを備えた不揮発性半導体記憶装置を例に取る。
[First Embodiment]
First, a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention will be described. Here, a nonvolatile semiconductor memory device provided with NAND memory cells is taken as an example of the semiconductor device.
図1は、第1実施形態のNAND型メモリセルのレイアウト図である。点線で囲まれた領域が1つのメモリセルブロック1を示している。メモリセルブロック1は、隣り合うメモリセル同士でソースあるいはドレインを共有するように複数のメモリセルが直列に接続されたNANDセルと、NANDセルの両端に配置された選択ゲートトランジスタとから構成されている。 FIG. 1 is a layout diagram of the NAND type memory cell according to the first embodiment. A region surrounded by a dotted line indicates one memory cell block 1. The memory cell block 1 includes a NAND cell in which a plurality of memory cells are connected in series so that adjacent memory cells share a source or drain, and select gate transistors disposed at both ends of the NAND cell. Yes.
半導体基板上には、活性素子領域2及び素子分離領域3が形成され、活性素子領域2上及び素子分離領域3上にはメモリセルのコントロールゲート4が平行に複数配列されている。活性素子領域2とコントロールゲート4との間にはフローティングゲート5が形成されている。メモリセルブロック1の一端部にはドレイン側選択ゲートトランジスタ6が形成され、メモリセルブロック1の他端部にはソース側選択ゲートトランジスタ7が形成されている。さらに、ドレイン側選択ゲートトランジスタ6間、及びソース側選択ゲートトランジスタ7間には、それぞれビット線コンタクト8、及びソース線コンタクト9が形成されている。
An active element region 2 and an element isolation region 3 are formed on a semiconductor substrate, and a plurality of
次に、図1に示したNAND型メモリセルにおけるA−A線に沿った断面図を用いて、第1実施形態のNAND型メモリセルの断面構造について説明する。 Next, the cross-sectional structure of the NAND memory cell according to the first embodiment will be described with reference to a cross-sectional view taken along line AA in the NAND memory cell shown in FIG.
図2は、第1実施形態のNAND型メモリセルの構造を示す断面図である。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the NAND type memory cell of the first embodiment.
p型半導体基板11上には、活性素子領域2としてのp型ウェル領域2Aが形成されている。p型ウェル領域2Aの表面領域には、ソースあるいはドレインを構成するn+型拡散層2Bが離隔して複数形成されている。n+型拡散層2Bの間には、ゲート絶縁膜としてのトンネル酸化膜12が形成され、トンネル酸化膜12上にはフローティングゲート5が形成されている。このフローティングゲート5は、例えばポリシリコン膜からなっている。フローティングゲート5上にはゲート間絶縁膜13が形成され、ゲート間絶縁膜13上にはコントロールゲート4が形成されている。このコントロールゲート4は、ゲート間絶縁膜13上に形成されたポリシリコン膜4Aと、このポリシリコン膜4A上に形成されたメタルシリサイド膜4Bからなっている。コントロールゲート4上には、シリコン窒化膜などからなるゲート用マスク材14が形成されている。また、フローティングゲート5の側面上、コントロールゲート4の側面上、ゲート用マスク材14の側面上、及びゲート用マスク材14の上面上には、保護膜としてのシリコン酸化膜15が形成されている。さらに、フローティングゲート5の側面上、コントロールゲート4の側面上、ゲート用マスク材14の側面上、及びn+型拡散層2B上に形成されたシリコン酸化膜15上には、TEOS(Tetraethylorthosilicate)などからなるゲート側壁絶縁膜16が形成されている。
On the p-
ここで、メモリセルのゲートの側面上に形成されたゲート側壁絶縁膜16と、このメモリセルに隣接するメモリセルのゲートの側面上に形成されたゲート側壁絶縁膜16との間に存在するn+型拡散層(半導体基板)2Bは、トンネル酸化膜12下及びゲート側壁絶縁膜16下の半導体基板より低くなっており、基板掘れが生じている。しかし、フローティングゲート5の端部近傍の半導体基板表面は、トンネル酸化膜12下の半導体基板表面より低くなっておらず、基板掘れは形成されていない。
Here, n exists between the gate side
図2に示した構造を有するNAND型メモリセルでは、メモリセルのゲートエッジおいて基板掘れを起していないため、メモリセルトランジスタはオフセット構造になり難く、またメモリセルトランジスタにおけるショートチャネル特性の悪化も防ぐことができる。さらに、ゲートエッジおいて基板掘れを起していないため、ゲートエッジのトンネル酸化膜はダメージを受け難く、トンネル酸化膜中に電子トラップなどが入るのを低減できる。これにより、セル電流の劣化を改善できると共に、データリテンションを改善できメモリセルの長期信頼性を向上させることができる。 In the NAND type memory cell having the structure shown in FIG. 2, since the substrate is not dug at the gate edge of the memory cell, the memory cell transistor is unlikely to have an offset structure, and the short channel characteristic in the memory cell transistor is deteriorated. Can also prevent. Further, since the substrate is not dug at the gate edge, the tunnel oxide film at the gate edge is not easily damaged, and the entry of electron traps or the like into the tunnel oxide film can be reduced. As a result, the deterioration of the cell current can be improved, the data retention can be improved, and the long-term reliability of the memory cell can be improved.
次に、第1実施形態のNAND型メモリセルの製造方法について説明する。図3〜図10は、NAND型メモリセルの製造方法を示す各工程の断面図であり、図1におけるA−A線に沿った断面を示している。 Next, a method for manufacturing the NAND memory cell according to the first embodiment will be described. 3 to 10 are cross-sectional views of each process showing a method for manufacturing a NAND type memory cell, and show cross sections along the line AA in FIG.
図3に示すように、p型半導体基板11にウェル領域形成のためのイオン注入を行い、p型半導体基板11上にp型ウェル領域2Aを形成する。その後、p型ウェル領域2Aにチャネル形成のためのイオン注入を行う。次に、図4に示すように、熱酸化法によりp型ウェル領域2A上にトンネル酸化膜12となるシリコン酸化膜を形成する。続いて、トンネル酸化膜12上に、CVD法によりフローティングゲート5となるポリシリコン膜を形成する。その後、図示していないが、素子分離領域としてSTIを形成する工程が行われる。
As shown in FIG. 3, ion implantation for forming a well region is performed on a p-
次に、図5に示すように、フローティングゲート5となるポリシリコン膜上に、ゲート間絶縁膜13、コントロールゲート4となるポリシリコン膜4Aとメタルシリサイド膜4B、及びゲート用マスク材14をこの順序で形成する。続いて、ゲート用マスク14上にレジスト膜を形成し、図6に示すように、このレジスト膜をパターニングしてゲート加工のためのレジストパターン17を形成する。その後、例えばRIEなどの異方性エッチングを行い、図7に示すように、メモリセルのコントロールゲート4及びフローティングゲート5と選択ゲートトランジスタのゲート(図示しない)を形成する。
Next, as shown in FIG. 5, an inter-gate
次に、従来においては、図1に示したところの選択ゲートトランジスタの間に形成するビット線コンタクト8、及びソース線コンタクト9と拡散層との接触面積を確保するため、素子分離領域3であるSTIの高さを活性素子領域2と同程度の高さまで落とし、STIと活性素子領域との段差をなくすことが望ましい。また、メモリセルのゲート間においても、ゲートを形成するために堆積され、STI段差脇に残ったポリシリコン膜によるフローティングゲート間のショート不良を改善するため、STIと活性素子領域との段差を小さくすることが望ましい。このような理由から、従来では、ゲートを加工した後、さらに異方性エッチングを追加で行っていた。しかし、このときSTIの高さは落ちるが、図14に示したように、半導体基板には基板掘れが発生していた。
Next, in the prior art, in order to secure the contact area between the
そこで、この第1実施形態では追加の異方性エッチングを行わず、以下のような工程を実施する。まず、ゲートを加工した後、図7に示すように、ゲート後酸化を行う。すなわち、フローティングゲート5、コントロールゲート4、及びゲート用マスク材14を形成した後、熱酸化法によりフローティングゲート5の側面上、コントロールゲート4の側面上、ゲート用マスク材14の側面上、ゲート用マスク材14の上面上、及びp型ウェル領域2A上に、保護膜としてシリコン酸化膜15を形成する。
Therefore, in the first embodiment, the following steps are performed without performing additional anisotropic etching. First, after the gate is processed, post-gate oxidation is performed as shown in FIG. That is, after forming the floating
次に、図8に示すように、メモリセルのゲート間のp型ウェル領域2Aに、イオン注入法によりソースあるいはドレインを構成するn+型拡散層(セル拡散層)2Bを形成する。このとき、従来技術と異なり、ゲート間のn+型拡散層2Bの表面はトンネル酸化膜12下のp型ウェル領域2Aの表面と同じ高さにあり、基板掘れがないので、n+型拡散層2Bの不純物プロファイルは所望のものとなる。
Next, as shown in FIG. 8, an n + -type diffusion layer (cell diffusion layer) 2B constituting a source or drain is formed by ion implantation in the p-
続いて、図9に示すように、シリコン酸化膜15上に、CVD法によりゲート側壁絶縁膜16となるTEOS膜を形成する。そして、例えばRIEなどの異方性エッチングを行い、図10に示すように、フローティングゲート5の側面上、コントロールゲート4の側面上、ゲート用マスク材14の側面上、及びn+型拡散層2B上に形成されたシリコン酸化膜15上に、ゲート側壁絶縁膜16を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 9, a TEOS film to be the gate sidewall insulating
その後、STIの高さを落とすと共に、フローティングゲート5を形成するために堆積されたポリシリコン膜の残りを除去するために、図10に示すように、ゲート側壁絶縁膜16をスペーサとして異方性エッチングを行う。言い換えると、ゲート側壁絶縁膜16に対してセルフアラインに異方性エッチングを行う。このとき、図示しないが、コントロールゲート4間のSTIの高さが、コントロールゲート4下のSTIの高さよりも低くなる。以上の製造工程により、図2に示したNAND型メモリセルが製造される。
Thereafter, in order to reduce the height of the STI and to remove the remainder of the polysilicon film deposited for forming the floating
前述した製造方法を用いて製造されたNAND型メモリセルを含む半導体装置では、フローティングゲート端部(ゲートエッジ)近傍の半導体基板(図2中に18にて示した領域)が基板掘れを起していない。このため、メモリセルは、オフセット構造を形成しにくくなり、またショートチャネル特性の悪化も防ぐことができる。さらに、ゲートエッジ近傍に存在するトンネル酸化膜はダメージが入り難くなり、トンネル酸化膜中に電子トラップなどが入るのを低減できる。これにより、セル電流の劣化を低減でき、さらにデータリテンションが低下しメモリセルの長期信頼性が悪化するのを防ぐことができる。 In the semiconductor device including the NAND type memory cell manufactured by using the manufacturing method described above, the semiconductor substrate (region indicated by 18 in FIG. 2) in the vicinity of the floating gate end (gate edge) causes the substrate to be dug. Not. For this reason, it is difficult for the memory cell to form an offset structure, and it is possible to prevent deterioration of short channel characteristics. Further, the tunnel oxide film existing in the vicinity of the gate edge becomes difficult to be damaged, and the entry of an electron trap or the like into the tunnel oxide film can be reduced. Thereby, deterioration of the cell current can be reduced, and further, it is possible to prevent the data retention from being lowered and the long-term reliability of the memory cell from being deteriorated.
なお、第1実施形態において、図8に示したメモリセル間のn+型拡散層を形成するためのイオン注入と同時に、ショートチャネル特性を改善するため、メモリセルのしきい値を調整するためのイオン注入を行う必要が生じる場合がある。このような場合、メモリセルのゲートエッジに基板掘れがないことは、メモリセルトランジスタに発生するオフセット構造を低減する上でさらに有利となる。 In the first embodiment, in order to improve the short channel characteristics at the same time as the ion implantation for forming the n + -type diffusion layer between the memory cells shown in FIG. 8, in order to adjust the threshold value of the memory cell. It may be necessary to perform ion implantation. In such a case, the fact that the substrate is not dug at the gate edge of the memory cell is further advantageous in reducing the offset structure generated in the memory cell transistor.
[第2実施形態]
次に、この発明の第2実施形態の半導体装置について説明する。前記第1実施形態における構成と同様の部分には同じ符号を付してその説明は省略する。
[Second Embodiment]
Next explained is a semiconductor device according to the second embodiment of the invention. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図11は、第2実施形態のNAND型メモリセルの構造を示す断面図である。このNAND型メモリセルは、以下のような製造方法により形成される。第1実施形態において、図9に示したように、シリコン酸化膜15上にゲート側壁絶縁膜16となるTEOS膜を形成した後、選択ゲートトランジスタのゲート間のみレジスト膜を開口する。そして、RIEなどの異方性エッチングによりSTIの高さをある程度落とす。これにより、選択ゲートトランジスタのゲート間のSTI側面に残るポリシリコン膜を低減する。その後、レジスト膜を除去し、メモリセル及び選択ゲートトランジスタを含む半導体基板に対して、さらにRIEなどの異方性エッチングを行う。以上の製造方法により、図11に示した半導体装置が製造される。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the structure of the NAND type memory cell of the second embodiment. This NAND type memory cell is formed by the following manufacturing method. In the first embodiment, as shown in FIG. 9, after a TEOS film to be the gate sidewall insulating
図11に示した構造を有するNAND型メモリセルでは、選択ゲートトランジスタのゲート間のn+型拡散層2Cのエッチング量d1が、メモリセルのゲート間のn+型拡散層2Bのエッチング量d2より大きい。すなわち、n+型拡散層2Cの表面はn+型拡散層2Bの表面より低く形成されている。このような第2実施形態の半導体装置によれば、選択ゲートトランジスタのゲート間に存在するSTIの高さがある程度低くなり、STI側面に残るポリシリコン膜を低減できるため、ビット線コンタクトあるいはソース線コンタクトとn+型拡散層2Cとの接触面積を増やすことができる。その他の構成及び効果は第1実施形態と同様である。
In the NAND type memory cell having the structure shown in FIG. 11, the etching amount d1 of the n +
[第3の実施形態]
次に、この発明の第3実施形態の半導体装置について説明する。前記第1実施形態における構成と同様の部分には同じ符号を付してその説明は省略する。
[Third Embodiment]
Next explained is a semiconductor device according to the third embodiment of the invention. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
第1実施形態のNAND型メモリセルを形成した後、図12に示すように、選択ゲートトランジスタのしきい値調整のため、選択ゲートトランジスタのゲート間のみレジスト膜19を開口して、選択ゲートトランジスタのゲート間にしきい値を調整するための追加のイオン注入を行う場合がある。このような場合は、イオン注入前にウェットエッチングなどによりゲート側壁絶縁膜16を剥離することが可能である。また、選択ゲートトランジスタのゲートエッジで基板掘れが起きていないことは、このように追加でしきい値調整のためのイオン注入を行う必要がある場合、選択ゲートトランジスタに発生するオフセット構造を低減する上でさらに有利となる。その他の構成及び効果は第1実施形態と同様である。
After forming the NAND type memory cell of the first embodiment, as shown in FIG. 12, the resist
[第4の実施形態]
次に、この発明の第4実施形態の半導体装置について説明する。前記第1実施形態における構成と同様の部分には同じ符号を付してその説明は省略する。
[Fourth Embodiment]
Next explained is a semiconductor device according to the fourth embodiment of the invention. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
第1実施形態において、図10に示したように、ゲート側壁絶縁膜16をスペーサとして異方性エッチングを行った後、図13に示すように、メモリセルのゲート間にn型拡散層を形成するためのイオン注入を追加で行い、n++型拡散層2Dを形成する。これにより、メモリセルのショートチャネル特性を保ちつつ、ソースあるいはドレインを構成するn型拡散層の抵抗を下げることができる。その他の構成及び効果は第1実施形態と同様である。
In the first embodiment, as shown in FIG. 10, after performing anisotropic etching using the gate sidewall insulating
また、前述した各実施形態はそれぞれ、単独で実施できるばかりでなく、適宜組み合わせて実施することも可能である。さらに、前述した各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、各実施形態において開示した複数の構成要件の適宜な組み合わせにより、種々の段階の発明を抽出することも可能である。 In addition, each of the above-described embodiments can be implemented not only independently but also in an appropriate combination. Furthermore, the above-described embodiments include inventions at various stages, and the inventions at various stages can be extracted by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiments.
1…メモリセルブロック、2…活性素子領域、2A…p型ウェル領域、2B…n+型拡散層、3…素子分離領域、4…コントロールゲート、4A…ポリシリコン膜、4B…メタルシリサイド膜、5…フローティングゲート、6…ドレイン側選択ゲートトランジスタ、7…ソース側選択ゲートトランジスタ、8…ビット線コンタクト、9…ソース線コンタクト、11…p型半導体基板、12…トンネル酸化膜、13…ゲート間絶縁膜、14…ゲート用マスク材、15…シリコン酸化膜、16…ゲート側壁絶縁膜、17…レジストパターン、18…領域、19…レジスト膜。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Memory cell block, 2 ... Active element area | region, 2A ... p-type well area | region, 2B ... n <+> type | mold diffused layer, 3 ... Element isolation area | region, 4 ... Control gate, 4A ... Polysilicon film, 4B ... Metal silicide film | membrane, DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記半導体基板の表面領域に前記第1半導体領域と離隔して形成された第2半導体領域と、
前記第1半導体領域と前記第2半導体領域との間の前記半導体基板上に形成された第1トンネル絶縁膜と、
前記第1トンネル絶縁膜上に形成された第1フローティングゲートと、
前記第1フローティングゲート上に形成された第1ゲート間絶縁膜と、
前記第1ゲート間絶縁膜上に形成された第1コントロールゲートと、
前記第1フローティングゲートの側面上及び前記第1コントロールゲートの側面上に形成された第1側壁絶縁膜と、
前記半導体基板の表面領域に前記第1、第2半導体領域と離隔して形成された第3半導体領域と、
前記第2半導体領域と前記第3半導体領域との間の前記半導体基板上に形成された第2トンネル絶縁膜と、
前記第2トンネル絶縁膜上に形成された第2フローティングゲートと、
前記第2フローティングゲート上に形成された第2ゲート間絶縁膜と、
前記第2ゲート間絶縁膜上に形成された第2コントロールゲートと、
前記第2フローティングゲートの側面上及び前記第2コントロールゲートの側面上に形成された第2側壁絶縁膜とを具備し、
前記第1、第2側壁絶縁膜とそれぞれ接触する前記第2半導体領域の表面は、前記第1側壁絶縁膜と前記第2側壁絶縁膜との間の前記第2半導体領域の表面より高いことを特徴とする半導体装置。 A first semiconductor region formed in a surface region of the semiconductor substrate;
A second semiconductor region formed in a surface region of the semiconductor substrate and spaced apart from the first semiconductor region;
A first tunnel insulating film formed on the semiconductor substrate between the first semiconductor region and the second semiconductor region;
A first floating gate formed on the first tunnel insulating film;
A first inter-gate insulating film formed on the first floating gate;
A first control gate formed on the first inter-gate insulating film;
A first sidewall insulating film formed on a side surface of the first floating gate and a side surface of the first control gate;
A third semiconductor region formed on the surface region of the semiconductor substrate and spaced apart from the first and second semiconductor regions;
A second tunnel insulating film formed on the semiconductor substrate between the second semiconductor region and the third semiconductor region;
A second floating gate formed on the second tunnel insulating film;
A second inter-gate insulating film formed on the second floating gate;
A second control gate formed on the second inter-gate insulating film;
A second sidewall insulating film formed on a side surface of the second floating gate and on a side surface of the second control gate;
The surface of the second semiconductor region in contact with the first and second sidewall insulating films is higher than the surface of the second semiconductor region between the first sidewall insulating film and the second sidewall insulating film. A featured semiconductor device.
前記第3半導体領域と前記第4半導体領域との間の前記半導体基板上に形成された第1ゲート絶縁膜と、
前記第1ゲート絶縁膜上に形成された第3コントロールゲートと、
前記第3コントロールゲートの側面上に形成された第3側壁絶縁膜と、
前記半導体基板の表面領域に前記第1、第2、第3、第4半導体領域と離隔して形成された第5半導体領域と、
前記第4半導体領域と前記第5半導体領域との間の前記半導体基板上に形成された第2ゲート絶縁膜と、
前記第2ゲート絶縁膜上に形成された第4コントロールゲートと、
前記第4コントロールゲートの側面上に形成された第4側壁絶縁膜と、
をさらに具備し、
前記第3、第4側壁絶縁膜とそれぞれ接触する前記第4半導体領域の表面は、前記第3側壁絶縁膜と前記第4側壁絶縁膜との間の前記第4半導体領域の表面より高く、
前記第3側壁絶縁膜と前記第4側壁絶縁膜との間の前記第4半導体領域の表面は、前記第1側壁絶縁膜と前記第2側壁絶縁膜との間の前記第2半導体領域の表面より低いことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 A fourth semiconductor region formed on the surface region of the semiconductor substrate and spaced apart from the first, second, and third semiconductor regions;
A first gate insulating film formed on the semiconductor substrate between the third semiconductor region and the fourth semiconductor region;
A third control gate formed on the first gate insulating film;
A third sidewall insulating film formed on a side surface of the third control gate;
A fifth semiconductor region formed on the surface region of the semiconductor substrate and spaced apart from the first, second, third, and fourth semiconductor regions;
A second gate insulating film formed on the semiconductor substrate between the fourth semiconductor region and the fifth semiconductor region;
A fourth control gate formed on the second gate insulating film;
A fourth sidewall insulating film formed on a side surface of the fourth control gate;
Further comprising
The surface of the fourth semiconductor region in contact with each of the third and fourth sidewall insulating films is higher than the surface of the fourth semiconductor region between the third sidewall insulating film and the fourth sidewall insulating film,
The surface of the fourth semiconductor region between the third sidewall insulating film and the fourth sidewall insulating film is the surface of the second semiconductor region between the first sidewall insulating film and the second sidewall insulating film. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is lower.
前記第2フローティングゲートの側面及び前記第2コントロールゲートの側面と、前記第2側壁絶縁膜との間に形成された第2保護膜と、
をさらに具備することを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。 A first protective film formed between a side surface of the first floating gate and a side surface of the first control gate, and the first sidewall insulating film;
A second protective film formed between a side surface of the second floating gate and a side surface of the second control gate, and the second sidewall insulating film;
The semiconductor device according to claim 1, further comprising:
前記第1絶縁膜上に第1導電膜を形成する工程と、
前記第1導電膜が形成された半導体基板に素子分離領域を形成する工程と、
前記第1導電膜上及び前記素子分離領域上に第2絶縁膜を形成する工程と、
前記第2絶縁膜上に第2導電膜を形成する工程と、
前記第1絶縁膜、前記第1導電膜、前記第2絶縁膜、及び前記第2導電膜を加工して、前記半導体基板上に、第1トンネル絶縁膜、第1フローティングゲート、第1ゲート間絶縁膜、第1コントロールゲートの順序で積層された第1積層ゲートと、第2トンネル絶縁膜、第2フローティングゲート、第2ゲート間絶縁膜、第2コントロールゲートの順序で積層された第2積層ゲートとを形成する工程と、
前記第1積層ゲートと前記第2積層ゲートとの間の前記半導体基板にソース領域あるいはドレイン領域を形成する工程と、
前記第1積層ゲート上、前記第2積層ゲート上、及び前記半導体基板上に第3絶縁膜を形成する工程と、
異方性エッチングにより前記第3絶縁膜を加工して、前記第1積層ゲートの側面上、及び前記第2積層ゲートの側面上に側壁絶縁膜を形成する工程と、
前記第1積層ゲートの側面上、及び前記第2積層ゲートの側面上に形成された前記側壁絶縁膜に対してセルフアラインに異方性エッチングを行い、前記素子分離領域の高さを下げる工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a first insulating film on the semiconductor substrate;
Forming a first conductive film on the first insulating film;
Forming an element isolation region in the semiconductor substrate on which the first conductive film is formed;
Forming a second insulating film on the first conductive film and the element isolation region;
Forming a second conductive film on the second insulating film;
The first insulating film, the first conductive film, the second insulating film, and the second conductive film are processed to form a first tunnel insulating film, a first floating gate, and a first gate on the semiconductor substrate. A first stacked gate stacked in the order of the insulating film and the first control gate, a second stacked stack stacked in the order of the second tunnel insulating film, the second floating gate, the second inter-gate insulating film, and the second control gate. Forming a gate;
Forming a source region or a drain region in the semiconductor substrate between the first stacked gate and the second stacked gate;
Forming a third insulating film on the first stacked gate, on the second stacked gate, and on the semiconductor substrate;
Processing the third insulating film by anisotropic etching to form a sidewall insulating film on the side surface of the first stacked gate and on the side surface of the second stacked gate;
Performing a self-aligned anisotropic etching on the sidewall insulating film formed on the side surface of the first stacked gate and on the side surface of the second stacked gate to reduce the height of the element isolation region; ,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005344002A JP2007150068A (en) | 2005-11-29 | 2005-11-29 | Semiconductor device and method of manufacturing same |
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Publications (1)
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JP2007150068A true JP2007150068A (en) | 2007-06-14 |
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JP (1) | JP2007150068A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009212218A (en) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Toshiba Corp | Semiconductor storage device and method for manufacturing the same |
-
2005
- 2005-11-29 JP JP2005344002A patent/JP2007150068A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009212218A (en) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Toshiba Corp | Semiconductor storage device and method for manufacturing the same |
US7868376B2 (en) | 2008-03-03 | 2011-01-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor storage device and method for manufacturing the same |
US8071449B2 (en) | 2008-03-03 | 2011-12-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor storage device and method for manufacturing the same |
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