JP2007281092A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体基板1の上部に不揮発性メモリを構成する制御ゲート電極CGとメモリゲート電極MGが並んで配置されている。制御ゲート電極CGの高さよりも、メモリゲート電極MGの高さが低い。制御ゲート電極CGの上面には金属シリサイド膜21が形成されているが、メモリゲート電極MGの上面9aには、金属シリサイド膜は形成されておらず、メモリゲート電極MGの上面9a上に酸化シリコンの側壁絶縁膜13cが形成されている。側壁絶縁膜13cは、メモリゲート電極MGおよび制御ゲート電極CGの側壁上に形成された側壁絶縁膜13a,13bと同工程で形成されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、主として電荷蓄積部にトラップ性絶縁膜(電荷を蓄積可能な絶縁膜)を用いたものであるため、以下の実施の形態では、nチャネル型MISFET(MISFET:Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)を基本としトラップ性絶縁膜を用いたメモリセルをもとに説明を行う。また、以下の実施の形態での極性(書込・消去・読出時の印加電圧の極性やキャリアの極性)は、nチャネル型MISFETを基本としたメモリセルの場合の動作を説明するためのものであり、pチャネル型MISFETを基本とする場合は、印加電位やキャリアの導電型等の全ての極性を反転させることで、原理的には同じ動作を得ることができる。
多結晶シリコンスペーサ7aおよびメモリゲート電極MG(を形成する導電体膜7)の上面(最上部、頂部、最も高い位置にある部分)が低くなるようにする。すなわち、制御ゲート電極CG(を形成する導電体膜4)の高さh4よりも、残存する導電体膜7の高さに対応するメモリゲート電極MG(および多結晶シリコンスペーサ7a)の高さh5が低くなるまで(すなわちh4>h5となるまで)、導電体膜7のエッチバック(エッチング)を行う。このため、導電体膜7をエッチバックした後には、制御ゲート電極CG(を形成する導電体膜4)の高さh4よりも、メモリゲート電極MG(を形成する導電体膜7)の高さh5が低くなる(すなわちh4>h5となる)。
図17は、本実施の形態の半導体装置の要部平面図であり、図18は、その要部断面図である。図17のA−A線の断面図が、上記実施の形態1の図15にほぼ対応し、図17のB−B線の断面図が、図18にほぼ対応する。また、図17は平面図であるが、理解を簡単にするために、メモリゲート電極MGのうち、金属シリサイド膜21が形成された領域にドット状のハッチングを付してある。
図22〜図29は、本実施の形態の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。図22〜図29のうち、図22,図24,図26および図28は、上記実施の形態1の図5〜図16に対応する領域(メモリセル形成領域)が示されており、図23,図25,図27および図29は、抵抗素子形成領域1Cが示されている。また、図22と図23は同じ工程段階に対応し、図24と図25は同じ工程段階に対応し、図26と図27は同じ工程段階に対応し、図28と図29は同じ工程段階に対応する。
1A メモリセル領域
1B コンタクト部形成領域
1C 抵抗素子形成領域
2 p型ウエル
3 絶縁膜
4 導電体膜
5 絶縁膜
6 絶縁膜
6a 酸化シリコン膜
6b 窒化シリコン膜
6c 酸化シリコン膜
7 導電体膜
7a 多結晶シリコンスペーサ
8a 上面
8b,8c 側壁
9a 上面
9b 側壁
9c 端部
11a,11b n−型半導体領域
12 絶縁膜
13a,13b,13c,13d 側壁絶縁膜
14a,14b n+型半導体領域
16a,16b 側面
17 金属膜
21 金属シリサイド膜
23,24 絶縁膜
25,25c コンタクトホール
26,26c プラグ
26a バリア膜
26b タングステン膜
27 配線
27a バリア導体膜
27b アルミニウム膜
27c バリア導体膜
41 素子分離領域
42 コンタクト部
51 n型半導体領域
52 絶縁膜
53 フォトレジストパターン
55 抵抗素子
121a,121b 端部
CG 制御ゲート電極
MC メモリセル
MD,MS 半導体領域
MG メモリゲート電極
h1,h2,h4,h5 高さ
Δh3,Δh6 差
Claims (20)
- 半導体基板の上部に形成され、互いに隣り合う第1ゲート電極および第2ゲート電極と、
前記第1ゲート電極と前記半導体基板との間に形成された第1絶縁膜と、
前記第2ゲート電極と前記半導体基板との間および前記第1ゲート電極と前記第2ゲート電極との間に形成された第2絶縁膜であって、その内部に電荷蓄積部を有する第2絶縁膜と、
を有し、
前記第1ゲート電極の上面には金属シリサイド膜が形成され、
前記第2ゲート電極の前記第2絶縁膜と接していない表面のうち、前記第1ゲート電極側の端部とその近傍領域には金属シリサイド膜が形成されていないことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記第2ゲート電極の上面には金属シリサイド膜が形成されていないことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記第2ゲート電極の高さは、前記第1ゲート電極の高さよりも低いことを特徴とする半導体装置。 - 請求項3記載の半導体装置において、
前記第2ゲート電極の上部に酸化シリコン膜が形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項4記載の半導体装置において、
前記半導体基板上に、前記第1および第2ゲート電極を覆うように形成された窒化シリコン膜を更に有し、
前記酸化シリコン膜は、前記窒化シリコン膜と前記第2ゲート電極の間に形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項5記載の半導体装置において、
前記窒化シリコン膜上に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜および前記窒化シリコン膜に形成されたコンタクトホールと、
を更に有し、
前記窒化シリコン膜は、前記層間絶縁膜に前記コンタクトホールを形成する際のエッチングストッパ膜として機能することを特徴とする半導体装置。 - 請求項4記載の半導体装置において、
前記第1および第2ゲート電極の互いに対向していない側の側壁上に形成された側壁絶縁膜を更に有し、
前記側壁絶縁膜は、前記酸化シリコン膜と同材料からなることを特徴とする半導体装置。 - 請求項7記載の半導体装置において、
前記酸化シリコン膜と前記側壁絶縁膜が同工程で形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項7記載の半導体装置において、
半導体基板中に形成され、前記第2ゲート電極の側壁に対して自己整合的に形成された第1半導体領域と、
半導体基板中に形成され、前記第2ゲート電極の側壁上に形成された前記側壁絶縁膜に対して自己整合的に形成された第2半導体領域と、
を更に有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記半導体基板上に、前記第1および第2ゲート電極を覆うように形成された層間絶縁膜と、
前記第2ゲート電極上の前記層間絶縁膜に形成された第1コンタクトホールと、
前記第1コンタクトホール内に形成され、前記第2ゲート電極と電気的に接続された導電体部と、
を更に有し、
前記第2ゲート電極のうち、前記導電体部と接続する領域上には、金属シリサイド膜が形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記半導体装置は、不揮発性メモリを有し、
前記第1および第2ゲート電極は、前記不揮発性メモリを構成するゲート電極であることを特徴とする半導体装置。 - (a)半導体基板の主面に第1絶縁膜を介して第1ゲート電極を形成する工程、
(b)前記半導体基板の主面と前記第1ゲート電極の側壁上に、内部に電荷蓄積部を有する第2絶縁膜を形成する工程、
(c)前記第2絶縁膜上に、前記第1ゲート電極と前記第2絶縁膜を介して隣り合う第2ゲート電極を形成する工程、
(d)前記第1ゲート電極の上面に金属シリサイド膜を形成する工程、
を有し、
前記(c)工程では、前記第1ゲート電極の高さよりも低くなるように、前記第2ゲート電極を形成し、
前記(d)工程では、前記第2ゲート電極の前記第2絶縁膜と接していない表面のうち、前記第1ゲート電極側の端部とその近傍領域には金属シリサイド膜を形成しないことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項12記載の半導体装置の製造方法において、
前記(c)工程は、
(c1)前記半導体基板の主面上に前記第1ゲート電極を覆うように、第2ゲート電極用の第1導電体膜を形成する工程、
(c2)前記第1導電体膜をエッチバックして、前記第1ゲート電極の側壁上に前記第2絶縁膜を介して前記第1導電体膜を残し、他の領域の前記第1導電体膜を除去する工程、
を有し、
前記(c2)工程では、前記第1ゲート電極の側壁上に前記第2絶縁膜を介して残存する前記第1導電体膜の高さが前記第1ゲート電極の高さよりも低くなるまで、前記第1導電体膜をエッチバックすることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項12記載の半導体装置の製造方法において、
前記(c)工程後で、前記(d)工程前に、
(e)前記第2ゲート電極の上部および側壁上と前記第1ゲート電極の側壁上とに、それぞれ側壁絶縁膜を形成する工程、
を有し、
前記(d)工程は、
(d1)前記半導体基板の主面上に前記第1および第2ゲート電極と前記側壁絶縁膜とを覆うように金属膜を形成する工程、
(d2)前記第1ゲート電極を前記金属膜と反応させて、前記第1ゲート電極の上面に前記金属シリサイド膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項14記載の半導体装置の製造方法において、
前記(d1)工程で形成された前記金属膜は、前記第1ゲート電極の上面と接するが、前記第2ゲート電極の前記第2絶縁膜と接していない表面のうち、前記第1ゲート電極側の端部とその近傍領域には、間に前記側壁絶縁膜が介在して接しないことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項14記載の半導体装置の製造方法において、
前記(e)工程は、
(e1)前記半導体基板の主面上に前記第1および第2ゲート電極を覆うように、前記側壁絶縁膜形成用の第3絶縁膜を形成する工程、
(e2)前記第3絶縁膜をエッチバックして、前記第2ゲート電極の上部および側壁上と、前記第1ゲート電極の側壁上とに、前記第3絶縁膜を残し、他の領域の前記第3絶縁膜を除去する工程、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項16記載の半導体装置の製造方法において、
前記(e2)工程後で、前記(d)工程前に、
(e3)前記第1ゲート電極の側壁上の前記側壁絶縁膜と前記第2ゲート電極の側壁上の前記側壁絶縁膜をイオン注入阻止マスクとして用いて、前記半導体基板にイオン注入する工程、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項17記載の半導体装置の製造方法において、
前記(e3)工程の前記イオン注入により、ソースまたはドレイン用の半導体領域が前記半導体基板に形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項14記載の半導体装置の製造方法において、
前記(e)工程後で、前記(d)工程前に、
(f1)前記半導体基板の主面上に前記第1および第2ゲート電極と前記側壁絶縁膜を覆うように、第4絶縁膜を形成する工程、
(f2)前記第4絶縁膜をエッチングして、前記第2ゲート電極の上部に前記第4絶縁膜を局所的に残す工程、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項19記載の半導体装置の製造方法において、
前記(f2)工程では、前記半導体基板の抵抗素子形成領域にも前記第4絶縁膜を局所的に残存させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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