JP2008210979A - Nonvolatile semiconductor memory, and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve and secure a working margin of an intermediate insulating film of a selective gate transistor. <P>SOLUTION: A nonvolatile semiconductor memory has a memory cell transistor MC and a selective gate transistor SGD disposed at the end of the memory cell transistor MC. The selective gate transistor SGD is constituted of: a first gate electrode 3B formed on a gate insulating film 2B; an intermediate insulating film 4B formed on the first gate electrode 3B; a second gate electrode 5B formed on the intermediate insulating film 4B and on an element separately insulating film 9; an opening X formed in the intermediate insulating film 4B and in the second gate electrode 5B and extended to the first gate electrode 3B; and a third gate electrode 6B formed in the opening X. The first gate electrode 3B has a protruding portion P on its top surface, and the top surface of the protruding portion P is exposed to the opening X, and further, the third gate electrode 6B is made to contact directly with the first gate electrode 3B. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、不揮発性半導体メモリ及びその製造方法に係り、特に、選択ゲートトランジスタのゲート電極に関する。   The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory and a method for manufacturing the same, and more particularly to a gate electrode of a select gate transistor.

電子機器に搭載される不揮発性半導体メモリとして、例えば、NAND型フラッシュメモリが広く用いられている。   As a nonvolatile semiconductor memory mounted on an electronic device, for example, a NAND flash memory is widely used.

NAND型フラッシュメモリは、複数のメモリセルトランジスタとその両端に配置される選択ゲートトランジスタから構成されるNANDセルユニットを複数個有する。   The NAND flash memory has a plurality of NAND cell units each composed of a plurality of memory cell transistors and select gate transistors arranged at both ends thereof.

メモリセルトランジスタのゲート電極がフローティングゲート電極とコントロールゲート電極からなる積層ゲート構造を有する場合、選択ゲートトランジスタは、メモリセルトランジスタと同時に形成することで製造工程を簡素化するために、メモリセルトランジスタと同様の積層ゲート構造となる。   When the gate electrode of the memory cell transistor has a stacked gate structure including a floating gate electrode and a control gate electrode, the select gate transistor is formed simultaneously with the memory cell transistor to simplify the manufacturing process. A similar stacked gate structure is obtained.

ただし、選択ゲートトランジスタは、閾値電圧制御を容易にするために、メモリセルトランジスタのフローティングゲート電極に対応する下部電極とメモリセルトランジスタのコントロールゲート電極に対応する上部電極との間に介在する中間絶縁膜に開口部が形成され、下部電極と上部電極が、開口部を介して電気的に接続される構造となる(例えば、特許文献1参照)。   However, the select gate transistor has intermediate insulation interposed between the lower electrode corresponding to the floating gate electrode of the memory cell transistor and the upper electrode corresponding to the control gate electrode of the memory cell transistor in order to facilitate threshold voltage control. An opening is formed in the film, and the lower electrode and the upper electrode are electrically connected through the opening (see, for example, Patent Document 1).

メモリセルトランジスタのコントロールゲート電極が2層構造となる場合、選択ゲートトランジスタの中間絶縁膜に開口部を形成するための加工は、下層側のコントロールゲート電極材(以下、第2のゲート電極材)が形成された後に行われる。   When the control gate electrode of the memory cell transistor has a two-layer structure, processing for forming an opening in the intermediate insulating film of the select gate transistor is performed by controlling the lower control gate electrode material (hereinafter referred to as the second gate electrode material). After the is formed.

この選択ゲートトランジスタの中間絶縁膜の加工は、ウェハ内の加工マージンを確保するため、オーバーエッチングとなるような加工がなされる。それゆえ、選択ゲートトランジスタの下部電極となるフローティングゲート電極材(以下、第1のゲート電極材)の上面もエッチングされる。その後、露出した第1のゲート電極材表面に形成された自然酸化膜が、HF溶液によるウェットエッチングで除去される。   The intermediate insulating film of the select gate transistor is processed to be over-etched in order to secure a processing margin in the wafer. Therefore, the upper surface of the floating gate electrode material (hereinafter referred to as the first gate electrode material) that becomes the lower electrode of the select gate transistor is also etched. Thereafter, the natural oxide film formed on the exposed surface of the first gate electrode material is removed by wet etching using an HF solution.

第2のゲート電極材は、第1のゲート電極材を分離する素子分離絶縁膜上にも形成され、上述した開口部の形成時には、この第2のゲート電極材もエッチングされる。素子分離絶縁膜上の第2のゲート電極材は、HF溶液によるウェットエッチングが行われる際に、素子分離絶縁膜の保護膜の役割を有する。しかし、開口部形成時のエッチングにより第2のゲート電極材が、素子分離絶縁膜上に残存しなくなると、HF溶液が、シリコン酸化物から構成される素子分離絶縁膜にダメージを及ぼしてしまう。   The second gate electrode material is also formed on the element isolation insulating film that separates the first gate electrode material, and the second gate electrode material is also etched when the above-described opening is formed. The second gate electrode material on the element isolation insulating film serves as a protective film for the element isolation insulating film when wet etching with HF solution is performed. However, if the second gate electrode material does not remain on the element isolation insulating film due to etching at the time of forming the opening, the HF solution damages the element isolation insulating film made of silicon oxide.

これまでは、第1のゲート電極材の膜厚が厚かったため、素子分離絶縁膜の上面の高さと第1のゲート電極材の上面の高さの差が大きく、素子分離絶縁膜上に第2のゲート電極材が残るような加工マージンを確保でき、エッチングを制御することが可能であった。しかし、メモリセルトランジスタの微細化が進み、第1のゲート電極材などの膜厚が薄くなるに伴い、素子分離絶縁膜の上面の高さと第1のゲート電極材の上面の高さの差が小さくなり、素子分離絶縁膜上に第2のゲート電極材が残るような加工マージンの確保が困難となり、上記のようなエッチングを制御することは、非常に困難となっている。
特開2002−176114号公報
Until now, since the film thickness of the first gate electrode material has been large, the difference between the height of the upper surface of the element isolation insulating film and the height of the upper surface of the first gate electrode material is large, and the second gate electrode material It was possible to secure a processing margin such that the gate electrode material remained, and to control the etching. However, as the miniaturization of memory cell transistors progresses and the film thickness of the first gate electrode material and the like decreases, the difference between the height of the upper surface of the element isolation insulating film and the height of the upper surface of the first gate electrode material increases. It becomes difficult to secure a processing margin such that the second gate electrode material remains on the element isolation insulating film, and it is very difficult to control the etching as described above.
JP 2002-176114 A

本発明の例は、選択ゲートトランジスタの中間絶縁膜の加工マージンを向上及び確保できる技術を提案する。   The example of the present invention proposes a technique capable of improving and ensuring the processing margin of the intermediate insulating film of the select gate transistor.

本発明の例に関わる不揮発性半導体メモリは、メモリセルトランジスタと、前記メモリセルトランジスタの一端に配置される選択ゲートトランジスタとを具備し、前記選択ゲートトランジスタは、素子分離絶縁膜に囲まれたアクティブ領域上に形成されるゲート絶縁膜上に形成される第1のゲート電極と、前記第1のゲート電極上に形成される中間絶縁膜と、前記中間絶縁膜及び前記素子分離絶縁膜上に形成される第2のゲート電極と、前記中間絶縁膜内及び前記第2のゲート電極内に形成され、前記第1のゲート電極に達する開口部と、前記開口部に形成される第3のゲート電極とから構成され、前記第1のゲート電極は上面に凸部を有し、前記凸部の上面は前記開口部に露出し、前記第3のゲート電極は前記第1のゲート電極に直接接触していることを備える。   A nonvolatile semiconductor memory according to an example of the present invention includes a memory cell transistor and a selection gate transistor disposed at one end of the memory cell transistor, and the selection gate transistor is an active region surrounded by an element isolation insulating film. A first gate electrode formed on the gate insulating film formed on the region; an intermediate insulating film formed on the first gate electrode; and formed on the intermediate insulating film and the element isolation insulating film. A second gate electrode, an opening formed in the intermediate insulating film and the second gate electrode, reaching the first gate electrode, and a third gate electrode formed in the opening The first gate electrode has a convex portion on the upper surface, the upper surface of the convex portion is exposed to the opening, and the third gate electrode is in direct contact with the first gate electrode. Provided that it is.

本発明の例に関わる不揮発性半導体メモリの製造方法は、 半導体基板表面のゲート絶縁膜上に第1のゲート電極材を形成する工程と、前記第1のゲート電極材及び前記半導体基板をエッチングして溝を形成し、前記溝内に素子分離絶縁膜を形成する工程と、
前記第1のゲート電極材の上部に凸部を形成する工程と、前記凸部が形成された前記第1のゲート電極材上に中間絶縁膜を形成する工程と、前記中間絶縁膜上に第2のゲート電極材を形成する工程と、前記第1のゲート電極材及び前記素子分離絶縁膜にまたがるスリット状の第1のマスクを形成する工程と、前記第1のマスクをマスクとして前記第2のゲート電極材及び前記中間絶縁膜をエッチングし、前記凸部の上面が露出する開口部を形成する工程と、前記第1のマスクを除去する工程と、前記第1のゲート電極材に直接接触する第3のゲート電極材を前記第2のゲート電極材上及び前記開口部内に形成する工程と、前記第1のゲート電極材、前記第2のゲート電極材、前記中間絶縁膜、前記第3のゲート電極材を選択的に除去し、選択ゲートトランジスタの積層ゲート電極を形成する工程とを具備することを備える。
A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory according to an example of the present invention includes a step of forming a first gate electrode material on a gate insulating film on a surface of a semiconductor substrate, and etching the first gate electrode material and the semiconductor substrate. Forming a groove and forming an element isolation insulating film in the groove;
Forming a convex portion on the first gate electrode material; forming an intermediate insulating film on the first gate electrode material on which the convex portion is formed; and A step of forming a second gate electrode material, a step of forming a slit-shaped first mask extending over the first gate electrode material and the element isolation insulating film, and the second mask using the first mask as a mask. Etching the gate electrode material and the intermediate insulating film to form an opening through which the upper surface of the convex portion is exposed; removing the first mask; and directly contacting the first gate electrode material Forming a third gate electrode material on the second gate electrode material and in the opening; the first gate electrode material; the second gate electrode material; the intermediate insulating film; Selective removal of gate electrode material Comprising by comprising a step of forming a stacked gate electrode of the over phototransistor.

本発明の例によれば、選択ゲートトランジスタの中間絶縁膜の加工マージンの向上及び確保ができる。   According to the example of the present invention, the processing margin of the intermediate insulating film of the select gate transistor can be improved and secured.

以下、図面を参照しながら、本発明の例を実施するための最良の形態について詳細に説明する。   The best mode for carrying out an example of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

1. 概要
本発明の実施形態は、不揮発性半導体メモリの選択ゲートトランジスタの構造及び製造方法に関する。
1. Overview
Embodiments described herein relate generally to a structure and a manufacturing method of a select gate transistor of a nonvolatile semiconductor memory.

本発明の実施形態の選択ゲートトランジスタは、第1のゲート電極と、第2のゲート電極及び第3のゲート電極が積層された積層ゲート構造を有し、第1のゲート電極と第2のゲート電極の間に中間絶縁膜が介在する構造となっている。   A selection gate transistor according to an embodiment of the present invention has a stacked gate structure in which a first gate electrode, a second gate electrode, and a third gate electrode are stacked. The first gate electrode and the second gate An intermediate insulating film is interposed between the electrodes.

この選択ゲートトランジスタは、ゲート絶縁膜上に形成される第1のゲート電極が上面に凸部を有し、この凸部上面の中間絶縁膜及び第2のゲート電極内に形成された開口部を介して、第3のゲート電極が第1のゲート電極に直接接触している。   In the select gate transistor, the first gate electrode formed on the gate insulating film has a convex portion on the upper surface, and the opening formed in the intermediate insulating film and the second gate electrode on the upper surface of the convex portion is formed. The third gate electrode is in direct contact with the first gate electrode.

上記のように、第1のゲート電極が凸部を有することにより、中間絶縁膜に開口部を形成する際には、凸部に対してオーバーエッチングを行えばよい。   As described above, when the first gate electrode has a convex portion, when the opening is formed in the intermediate insulating film, overetching may be performed on the convex portion.

それゆえ、この開口部形成の際に、素子分離絶縁膜上の第2のゲート電極材のうち、凸部の高さ分がオーバーエッチングされても、凸部の下端と素子分離絶縁膜の上端とによる段差の分だけ、第2のゲート電極材が残存する構造とできる。   Therefore, when the opening is formed, even if the height of the convex portion of the second gate electrode material on the element isolation insulating film is over-etched, the lower end of the convex portion and the upper end of the element isolation insulating film are formed. Thus, the second gate electrode material can be left as much as the level difference due to the above.

したがって、第1のゲート電極上面に凸部を形成することで、加工マージンが凸部の高さ分向上し、それに伴い、選択ゲートトランジスタの中間絶縁膜の加工マージンを確保することができる。   Therefore, by forming the convex portion on the upper surface of the first gate electrode, the processing margin is improved by the height of the convex portion, and accordingly, the processing margin of the intermediate insulating film of the select gate transistor can be secured.

2. 実施の形態
次に、最良と思われる実施の形態について説明する。
2. Embodiment
Next, an embodiment that seems to be the best will be described.

(a) 構造
本実施の形態において、NAND型フラッシュメモリを例として、説明を行う。
(A) Structure
In this embodiment, a NAND flash memory will be described as an example.

図1は、本実施の形態における、NAND型フラッシュメモリの概略図である。記憶領域であるメモリセルアレイ部は、その内部に、複数のブロックBK1,BK2・・・BKnを有する。ブロックBK1,BK2・・・BKnは、その内部に、基本ユニットであるNANDセルユニットを、複数個有している。   FIG. 1 is a schematic diagram of a NAND flash memory according to the present embodiment. The memory cell array portion, which is a storage area, has a plurality of blocks BK1, BK2,. Each of the blocks BK1, BK2,... BKn has a plurality of NAND cell units as basic units.

メモリセルアレイ部のロウ方向には、ロウデコーダ回路が設けられ、カラム方向には、センスアンプ回路が設けられる。さらに、昇圧回路などの制御回路が、同一チップ上に設けられる。   A row decoder circuit is provided in the row direction of the memory cell array portion, and a sense amplifier circuit is provided in the column direction. Further, a control circuit such as a booster circuit is provided on the same chip.

図2は、メモリセルアレイ部の等価回路を示す図である。1つのNANDセルユニットは、複数のメモリセルトランジスタMCとその一端及び他端に接続される選択ゲートトランジスタSGD,SGSから構成される。   FIG. 2 is a diagram showing an equivalent circuit of the memory cell array unit. One NAND cell unit includes a plurality of memory cell transistors MC and select gate transistors SGD and SGS connected to one end and the other end thereof.

カラム方向に隣接するメモリセルトランジスタMCは、ソース/ドレインを共有し、直列接続されている。   The memory cell transistors MC adjacent in the column direction share the source / drain and are connected in series.

ワード線WLは、ロウ方向に延び、ロウ方向に隣接するNANDセルユニットのメモリセルトランジスタMCのコントロールゲート端子に共通接続される。   The word line WL extends in the row direction and is commonly connected to the control gate terminal of the memory cell transistor MC of the NAND cell unit adjacent in the row direction.

複数のメモリセルトランジスタMCの一端(ドレイン側)には、選択ゲートトランジスタSGDが接続され、他端(ソース側)には、選択ゲートトランジスタSGSが接続される。これらの選択ゲートトランジスタSGD,SGSは、隣接するメモリセルトランジスタMCとソース/ドレインを共有し、メモリセルトランジスタMCと直列接続される。選択ゲートトランジスタSGD,SGSは、データ書き込み及びデータ読み出し等の際に、ユニット内のメモリセルトランジスタMC内に所定の電位を供給するためのゲートとして機能する。   A selection gate transistor SGD is connected to one end (drain side) of the plurality of memory cell transistors MC, and a selection gate transistor SGS is connected to the other end (source side). These select gate transistors SGD and SGS share the source / drain with the adjacent memory cell transistor MC and are connected in series with the memory cell transistor MC. The selection gate transistors SGD and SGS function as gates for supplying a predetermined potential to the memory cell transistor MC in the unit at the time of data writing and data reading.

選択ゲートトランジスタSGDのゲート端子には、ロウ方向に延びる選択ゲート線SGDLが接続され、選択ゲートトランジスタSGSのゲート端子には、ロウ方向に延びる選択ゲート線SGSLが接続される。選択ゲート線SGDL,SGSLは、選択ゲートトランジスタSGD,SGSのオン/オフを制御するために設けられる。   A selection gate line SGDL extending in the row direction is connected to the gate terminal of the selection gate transistor SGD, and a selection gate line SGSL extending in the row direction is connected to the gate terminal of the selection gate transistor SGS. The selection gate lines SGDL and SGSL are provided for controlling on / off of the selection gate transistors SGD and SGS.

ビット線BLは、選択ゲートトランジスタSGDのドレイン端子に接続され、カラム方向に延びる。また、ソース線SLは、選択ゲートトランジスタSGSのソース端子に接続され、ロウ方向に延びる。   The bit line BL is connected to the drain terminal of the select gate transistor SGD and extends in the column direction. The source line SL is connected to the source terminal of the select gate transistor SGS and extends in the row direction.

このNANDセルユニットが、ロウ方向及びカラム方向に複数配列されて、メモリセルアレイ部が構成される。   A plurality of NAND cell units are arranged in the row direction and the column direction to constitute a memory cell array unit.

図1に示すように複数のブロックBK1,BK2・・・BKnは、カラム方向に複数配列される。それに伴い、図2に示すように、カラム方向に隣接するNANDセルユニットの2つの選択ゲートトランジスタSGDは、それぞれが対向するように配置され、ビット線BLを共有するように接続される。また、カラム方向に隣接するNANDセルユニットの2つの選択ゲートトランジスタSGSが、それぞれ対向するように配置され、ソース線SLを共有するように接続される。   As shown in FIG. 1, a plurality of blocks BK1, BK2,... BKn are arranged in the column direction. Accordingly, as shown in FIG. 2, the two select gate transistors SGD of the NAND cell units adjacent in the column direction are arranged to face each other and are connected so as to share the bit line BL. Further, two select gate transistors SGS of NAND cell units adjacent in the column direction are arranged to face each other and are connected so as to share the source line SL.

次に、本実施の形態における、選択ゲートトランジスタの構造を示す。   Next, a structure of the selection gate transistor in this embodiment is described.

図3は、図2に示す領域Aの構造を示す平面図である。図4Aは、図3のIVA−IVA線に沿う断面図であり、図4Bは、図3のIVB−IVB線に沿う断面図である。また、図4Cは、図3のIVC−IVC線に沿う断面図である。尚、図3乃至図4Cに示すチャネル幅方向とは、選択ゲート線及びワード線が延びる方向であり、ロウ方向に等しい。また、チャネル長方向とは、ビット線が延びる方向であり、カラム方向に等しい。   FIG. 3 is a plan view showing the structure of region A shown in FIG. 4A is a cross-sectional view taken along line IVA-IVA in FIG. 3, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line IVB-IVB in FIG. 4C is a cross-sectional view taken along line IVC-IVC in FIG. Note that the channel width direction shown in FIGS. 3 to 4C is a direction in which the selection gate line and the word line extend and is equal to the row direction. The channel length direction is the direction in which the bit line extends and is equal to the column direction.

素子が形成されるアクティブ領域AAは、半導体基板1表面に設けられ、チャネル幅方向に隣接するアクティブ領域AAは、素子分離領域STIにより分離される。   An active area AA in which an element is formed is provided on the surface of the semiconductor substrate 1, and an active area AA adjacent in the channel width direction is isolated by an element isolation area STI.

アクティブ領域AA内には、メモリセルトランジスタMCと、選択ゲートトランジスタSGDが設けられる。ここで、メモリセルトランジスタMCが配置される領域をメモリセル領域とし、選択ゲートトランジスタSGDが配置される領域を選択ゲート領域とする。   In the active area AA, a memory cell transistor MC and a select gate transistor SGD are provided. Here, a region where the memory cell transistor MC is arranged is a memory cell region, and a region where the selection gate transistor SGD is arranged is a selection gate region.

図4A、図4Bに示すように、メモリセルトランジスタMCは、フローティングゲート電極3Aと、コントロールゲート電極5A,6Aからなる積層ゲート構造を有する。   As shown in FIGS. 4A and 4B, the memory cell transistor MC has a stacked gate structure including a floating gate electrode 3A and control gate electrodes 5A and 6A.

フローティングゲート電極3Aは、半導体基板1表面に形成されたゲート絶縁膜(トンネル酸化膜)2A上に形成される。   The floating gate electrode 3A is formed on a gate insulating film (tunnel oxide film) 2A formed on the surface of the semiconductor substrate 1.

コントロールゲート電極5A,6Aは、2層構造となっており、中間絶縁膜4Aを介して、フローティングゲート電極3Aの上面及び側面を覆うように、形成される。また、このコントロールゲート電極5A,6Aは、ワード線として機能し、チャネル幅方向に隣接するメモリセルトランジスタMCで共有される。   The control gate electrodes 5A and 6A have a two-layer structure, and are formed so as to cover the upper surface and side surfaces of the floating gate electrode 3A via the intermediate insulating film 4A. The control gate electrodes 5A and 6A function as word lines and are shared by memory cell transistors MC adjacent in the channel width direction.

フローティングゲート電極3Aとコントロールゲート電極5A,6Aは、フローティングゲート電極3Aの膜厚の比率を、例えば、1とする時、コントロールゲート電極5A,6Aの膜厚の比率は、8〜10となるように設定される。   When the ratio of the thickness of the floating gate electrode 3A to the floating gate electrode 3A is set to 1, for example, the ratio of the thickness of the control gate electrodes 5A and 6A is 8 to 10. Set to

選択ゲートトランジスタSGDは、メモリセルトランジスタMCと同時に形成されるため、メモリセルトランジスタMCと同様に積層ゲート構造を有する。   Since the select gate transistor SGD is formed at the same time as the memory cell transistor MC, it has a stacked gate structure like the memory cell transistor MC.

つまり、フローティングゲート電極3Aと同時に形成される第1のゲート電極3Bが、半導体基板1表面のゲート絶縁膜2B上に、形成される。   That is, the first gate electrode 3B formed simultaneously with the floating gate electrode 3A is formed on the gate insulating film 2B on the surface of the semiconductor substrate 1.

この第1のゲート電極3Bは、上面中央部の半導体基板1表面からの高さが上面端部の高さより高い凸部Pを有する。第1のゲート電極3Bの膜厚は、この凸部Pの存在により、上述のフローティングゲート電極3Aの膜厚より厚くなる領域が得られる。   The first gate electrode 3B has a convex portion P in which the height from the surface of the semiconductor substrate 1 at the center of the upper surface is higher than the height at the end of the upper surface. The first gate electrode 3B has a film thickness that is thicker than the above-described film thickness of the floating gate electrode 3A due to the presence of the projection P.

また、コントロールゲート電極5A,6Aと同時に形成される第2及び第3のゲート電極5B,6Bが、中間絶縁膜4Bを介して、第1のゲート電極3Bの上面及び側面を覆うように形成される。第2及び第3のゲート電極5B,6Bは選択ゲート線として機能し、チャネル幅方向に隣接する選択ゲートトランジスタSGDで共有される。   The second and third gate electrodes 5B and 6B formed simultaneously with the control gate electrodes 5A and 6A are formed so as to cover the upper surface and side surfaces of the first gate electrode 3B via the intermediate insulating film 4B. The The second and third gate electrodes 5B and 6B function as selection gate lines and are shared by the selection gate transistors SGD adjacent in the channel width direction.

上述のように、選択ゲートトランジスタは、ユニット内のメモリセルトランジスタMC内に所定の電位を供給するためのゲートとして機能する。すなわち、第1のゲート電極は、フローティングゲート電極のように電荷蓄積層としての機能を果たす必要はない。   As described above, the select gate transistor functions as a gate for supplying a predetermined potential to the memory cell transistor MC in the unit. That is, the first gate electrode does not need to function as a charge storage layer unlike the floating gate electrode.

それゆえ、図4A及び図4Cに示すように、中間絶縁膜4B及び第2のゲート電極5Bに形成された開口部Xを介して、第1のゲート電極3Bと第3のゲート電極6Bが接続され、閾値電圧制御が容易な構造となっている。この開口部Xは、第1のゲート電極3Bの凸部Pの上面に形成される。   Therefore, as shown in FIGS. 4A and 4C, the first gate electrode 3B and the third gate electrode 6B are connected via the opening X formed in the intermediate insulating film 4B and the second gate electrode 5B. Thus, the threshold voltage control is easy. The opening X is formed on the upper surface of the convex portion P of the first gate electrode 3B.

開口部Xを形成する際に、加工マージンを確保するためのオーバーエッチングは、第1のゲート電極3Bのうち凸部Pに対して行えばよい。そのため、開口部X形成時に同時にエッチングされる第2のゲート電極5Bは、少なくとも、凸部Pの下端と素子分離絶縁膜9の上端とからなる段差分だけ、素子分離絶縁膜9上に残存する構造となる。   When the opening X is formed, over-etching for securing a processing margin may be performed on the convex portion P of the first gate electrode 3B. Therefore, the second gate electrode 5B that is etched simultaneously when the opening X is formed remains on the element isolation insulating film 9 at least by the level difference between the lower end of the convex part P and the upper end of the element isolation insulating film 9. It becomes a structure.

即ち、選択ゲート領域内の素子分離絶縁膜9の上面は、第2のゲート電極5Bに覆われた構造となる。   That is, the upper surface of the element isolation insulating film 9 in the select gate region is covered with the second gate electrode 5B.

したがって、選択ゲートトランジスタにおいて、メモリセルトランジスタの微細化が進んでも、第1のゲート電極3Bの上面に凸部Pを形成することで、開口部Xを形成するための加工マージンは向上し、また、加工のために十分な加工マージンを確保することができる。   Therefore, even if the memory cell transistor is miniaturized in the select gate transistor, the processing margin for forming the opening X is improved by forming the convex portion P on the upper surface of the first gate electrode 3B. A sufficient processing margin for processing can be secured.

また、それに伴い、開口部X形成後に行われるHF溶液による自然酸化膜除去工程がなされても、素子分離絶縁膜9は、第2のゲート電極5Bにより上面が覆われているため、HF溶液によるダメージを受けることはない。   Accordingly, even if the natural oxide film removal step using the HF solution performed after the opening X is formed, the element isolation insulating film 9 is covered with the second gate electrode 5B, so that the upper surface is covered with the HF solution. There is no damage.

それにより、本実施の形態に示すNAND型フラッシュメモリの製造歩留りの向上を図ることができる。   Thus, the manufacturing yield of the NAND flash memory shown in this embodiment can be improved.

尚、図2に示す選択ゲートトランジスタSGSのゲート構造は、選択ゲートトランジスタSGDと同様の構造を有する。それゆえ、本実施の形態においては、選択ゲートトランジスタSGSについての詳細な説明は省略する。   Note that the gate structure of the selection gate transistor SGS shown in FIG. 2 has the same structure as that of the selection gate transistor SGD. Therefore, in the present embodiment, detailed description of the select gate transistor SGS is omitted.

尚、メモリセルトランジスタMCは、選択ゲートトランジスタSGDと同様に凸部を有していても良い。   Note that the memory cell transistor MC may have a convex portion similarly to the select gate transistor SGD.

(b) 製造方法
図5乃至図16を用いて、本実施の形態の製造方法について説明を行う。
(B) Manufacturing method
The manufacturing method of the present embodiment will be described with reference to FIGS.

はじめに、図5を用いて、本実施の形態の製造方法の一工程を説明する。図5(a)は、メモリセルアレイ部のチャネル長方向の断面図であり、図5(b)は、チャネル幅方向の断面図である。   First, one process of the manufacturing method of this Embodiment is demonstrated using FIG. 5A is a cross-sectional view in the channel length direction of the memory cell array portion, and FIG. 5B is a cross-sectional view in the channel width direction.

図5に示すように、ゲート絶縁膜となる、例えば、シリコン酸化膜2が、半導体基板1上に、例えば、熱酸化法を用いて形成される。続いて、第1のゲート電極材として、例えば、ポリシリコン膜3が、シリコン酸化膜2上に、例えば、CVD(Chemical Vapor Diposition)法を用いて堆積される。この際、ポリシリコン膜3は、メモリセルトランジスタのフローティングゲート電極が所望する膜厚よりも厚く堆積される。次に、所望のチャネル幅となるパターニングが、ポリシリコン膜3に施された後、そのパターニングに基づき、ポリシリコン膜3、シリコン酸化膜2及び半導体基板1が、例えば、RIE(Reactive Ion Etching)法により、順次エッチングされる。その結果、所望のチャネル幅のポリシリコン膜3が得られ、また、素子分離溝が、半導体基板1内に形成される。   As shown in FIG. 5, for example, a silicon oxide film 2 serving as a gate insulating film is formed on the semiconductor substrate 1 by using, for example, a thermal oxidation method. Subsequently, as a first gate electrode material, for example, a polysilicon film 3 is deposited on the silicon oxide film 2 by using, for example, a CVD (Chemical Vapor Diposition) method. At this time, the polysilicon film 3 is deposited thicker than the desired thickness of the floating gate electrode of the memory cell transistor. Next, after patterning for a desired channel width is performed on the polysilicon film 3, the polysilicon film 3, the silicon oxide film 2, and the semiconductor substrate 1 are, for example, RIE (Reactive Ion Etching) based on the patterning. Etching is performed sequentially by the method. As a result, a polysilicon film 3 having a desired channel width is obtained, and an element isolation groove is formed in the semiconductor substrate 1.

続いて、図6及び図7を用いて、製造方法の一工程について説明する。本実施の形態において、図6は、図5に続く工程の平面図を示し、図7(a)は図6のVIIa−VIIa線、図7(b)は図6のVIIb−VIIb線に沿う断面図を示す。   Subsequently, one step of the manufacturing method will be described with reference to FIGS. In this embodiment, FIG. 6 shows a plan view of the process following FIG. 5, FIG. 7 (a) being along the line VIIa-VIIa in FIG. 6, and FIG. 7 (b) being along the line VIIb-VIIb in FIG. A cross-sectional view is shown.

図6及び図7に示すように、例えば、シリコン酸化膜からなる素子分離絶縁膜9が、例えば、CVD法及びCMP(Chemical Mechanical Polishing)法を用いて、ポリシリコン膜3の上面と素子分離絶縁膜9の上面が一致するように、形成される。その後、レジストパターン10が、選択ゲート領域内のうち、後の工程で、凸部が形成される部分のポリシリコン膜3上面に形成される。   As shown in FIGS. 6 and 7, the element isolation insulating film 9 made of, for example, a silicon oxide film is formed on the upper surface of the polysilicon film 3 and the element isolation insulation by using, for example, a CVD method and a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method. It forms so that the upper surface of the film | membrane 9 may correspond. Thereafter, a resist pattern 10 is formed on the upper surface of the polysilicon film 3 in a portion where the convex portion is formed in a later step in the selection gate region.

尚、後の工程で素子分離絶縁膜をエッチングする際には、ロウデコーダ回路などの周辺回路部は、エッチングする必要がないため、レジストにより覆われている。そのため、レジストが、半導体基板1の全面に塗布された後、メモリセルアレイ部が露出するように、パターニングが施される。それゆえ、レジストパターン10は、周辺回路部を覆うレジストと同時に形成することができ、このレジストパターン10を形成するために、新たに製造工程及び製造コストが増加することはない。   Note that when the element isolation insulating film is etched in a later process, peripheral circuit portions such as a row decoder circuit do not need to be etched and are therefore covered with a resist. Therefore, after a resist is applied to the entire surface of the semiconductor substrate 1, patterning is performed so that the memory cell array portion is exposed. Therefore, the resist pattern 10 can be formed at the same time as the resist covering the peripheral circuit portion, and the manufacturing process and the manufacturing cost are not newly increased to form the resist pattern 10.

その後、ポリシリコン膜3のチャネル幅方向側面の一部を露出させるために、例えば、RIEにより、素子分離絶縁膜9が半導体基板側へ後退するようなエッチバックが行われる。   Thereafter, in order to expose a part of the side surface of the polysilicon film 3 in the channel width direction, for example, RIE is performed so that the element isolation insulating film 9 is moved back to the semiconductor substrate side.

このエッチングの際、ポリシリコン膜3は、素子分離絶縁膜9を構成するシリコン酸化膜に対して、十分な選択比が確保されている。しかし、全面に対してのエッチングであるため、ポリシリコン膜3も、シリコン酸化膜よりも遅いエッチングレートで、エッチングされ、半導体基板側に後退する。この際、選択ゲート領域のレジストパターン10で覆われているポリシリコン膜3は、エッチングされない。   In this etching, the polysilicon film 3 has a sufficient selection ratio with respect to the silicon oxide film constituting the element isolation insulating film 9. However, since the etching is performed on the entire surface, the polysilicon film 3 is also etched at a slower etching rate than the silicon oxide film and recedes to the semiconductor substrate side. At this time, the polysilicon film 3 covered with the resist pattern 10 in the selection gate region is not etched.

それゆえ、図8、図8のIXa−IXa線及びIXb−IXb線にそれぞれ沿う断面図である図9(a)及び図9(b)に示すように、選択ゲート領域内に、凸部Pを形成することができる。また、この凸部Pの下端(破線部)であるポリシリコン膜3の上面端部の高さは、素子分離絶縁膜9の上端より高い位置になるように設定される。   Therefore, as shown in FIGS. 9A and 9B which are sectional views taken along lines IXa-IXa and IXb-IXb in FIGS. Can be formed. Further, the height of the upper end portion of the polysilicon film 3 which is the lower end (broken line portion) of the convex portion P is set to be higher than the upper end of the element isolation insulating film 9.

尚、上述の工程は、半導体基板1全面に行うエッチバックのみで、凸部Pが形成される工程を示す。この工程に加え、ポリシリコン膜3に対してのみ、再度エッチングを行っても良い。それにより、凸部Pの高さがさらに確保できるようになり、また、メモリセル領域のフローティングゲート電極の膜厚制御の精度も向上する。   In addition, the above-mentioned process shows the process in which the convex part P is formed only by the etch back performed on the semiconductor substrate 1 whole surface. In addition to this step, only the polysilicon film 3 may be etched again. As a result, the height of the convex portion P can be further secured, and the accuracy of film thickness control of the floating gate electrode in the memory cell region is improved.

次に、図10を用いて、本実施形態の製造方法の一工程について説明する。図10(a)は、図8及び図9に続く工程のメモリセルアレイ部のチャネル長方向の断面図であり、図10(b)はチャネル幅方向の断面図である。   Next, one process of the manufacturing method of this embodiment is demonstrated using FIG. FIG. 10A is a cross-sectional view in the channel length direction of the memory cell array portion in the process following FIGS. 8 and 9, and FIG. 10B is a cross-sectional view in the channel width direction.

図10(a)及び図10(b)に示すように、中間絶縁膜となる、例えば、ONO膜4がCVD法により、ポリシリコン膜3上に、堆積される。続いて、メモリセルトランジスタにおいてコントロールゲート電極のうち下部電極層となる、例えば、ポリシリコン膜5がCVD法により、堆積される。さらに、ハードマスクとなる、例えば、TEOS膜11が、ポリシリコン膜5上に形成される。尚、中間絶縁膜は、Al、HfSiONなどのHigh−k膜でも良い。 As shown in FIGS. 10A and 10B, for example, an ONO film 4 serving as an intermediate insulating film is deposited on the polysilicon film 3 by a CVD method. Subsequently, for example, a polysilicon film 5 serving as a lower electrode layer of the control gate electrode in the memory cell transistor is deposited by a CVD method. Further, for example, a TEOS film 11 serving as a hard mask is formed on the polysilicon film 5. The intermediate insulating film may be a high-k film such as Al 2 O 3 or HfSiON.

続いて、図11及び図12を用いて、本実施形態の製造方法の一工程について説明する。図11は、図10に続く工程の平面図を示し、図12(a)は図11のXIIa−XIIa線、図12(b)は図11のXIIb−XIIb線に沿う断面図を示す。   Subsequently, one step of the manufacturing method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12. 11 is a plan view of the process following FIG. 10, FIG. 12 (a) is a cross-sectional view taken along line XIIa-XIIa in FIG. 11, and FIG. 12 (b) is a cross-sectional view taken along line XIIb-XIIb in FIG.

図11、図12(a)及び図12(b)に示すように、TEOS膜11にパターニングが施され、TEOS膜11及びポリシリコン膜5が、例えば、RIE法により、エッチングされる。それにより、開口部Yが形成される。この開口部Yは、選択ゲート領域のアクティブ領域AA上及び素子分離領域STI上にまたがるスリット状の開口部となっている。それゆえ、選択ゲート領域において、ONO膜4及びポリシリコン膜5が露出する構造となる。   As shown in FIGS. 11, 12A and 12B, the TEOS film 11 is patterned, and the TEOS film 11 and the polysilicon film 5 are etched by, for example, the RIE method. Thereby, the opening Y is formed. The opening Y is a slit-like opening extending over the active area AA and the element isolation area STI in the selection gate region. Therefore, the ONO film 4 and the polysilicon film 5 are exposed in the select gate region.

続いて、図13及び図14を用いて、本実施の形態の製造方法の一工程について説明する。図13は、図11及び図12に続く工程の平面図を示し、図14(a)は図13のXIVa−XIVa線、図14(b)は図13のXIVb−XIVb線に沿う断面図を示す。   Subsequently, one step of the manufacturing method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 13 is a plan view of the process following FIGS. 11 and 12, FIG. 14A is a cross-sectional view taken along line XIVa-XIVa in FIG. 13, and FIG. 14B is a cross-sectional view taken along line XIVb-XIVb in FIG. Show.

図13、図14(a)及び図14(b)に示すように、ONO膜4及びポリシリコン膜5が、例えば、RIE法により、エッチングされ、開口部Xが形成される。   As shown in FIG. 13, FIG. 14A and FIG. 14B, the ONO film 4 and the polysilicon film 5 are etched by, for example, the RIE method to form the opening X.

このエッチングにより、それぞれの凸部P上面に開口部を形成する必要がある。そのため、ウェハ内の加工マージンを考慮し、ONO膜4のみならず、ポリシリコン膜3及びポリシリコン膜5もエッチングされる、いわゆるオーバーエッチングがなされる。   It is necessary to form an opening on the upper surface of each convex portion P by this etching. Therefore, in consideration of the processing margin in the wafer, so-called over-etching is performed in which not only the ONO film 4 but also the polysilicon film 3 and the polysilicon film 5 are etched.

オーバーエッチングにより、凸部Pの全体が除去されても、素子分離絶縁膜9上には、ポリシリコン膜5が、凸部Pの下面(破線部)と素子分離絶縁膜上のONO膜4上面との段差の分だけ、残存させることができる。   Even if the entire protrusion P is removed by overetching, the polysilicon film 5 is formed on the element isolation insulating film 9 on the lower surface (broken line) of the protrusion P and the upper surface of the ONO film 4 on the element isolation insulating film. Can be left as much as the level difference.

その後、TEOS膜が除去され、例えば、フッ化水素(HF)溶液により、半導体基板1全面に対して、エッチングを行い、ポリシリコン膜3,5上の自然酸化膜が除去される。この際、図14(b)に示すように、選択ゲート領域の素子分離絶縁膜9上面は、ポリシリコン膜5により覆われている。そのため、素子分離絶縁膜9が、HF溶液によりエッチングされることはない。   Thereafter, the TEOS film is removed, and the entire surface of the semiconductor substrate 1 is etched with, for example, a hydrogen fluoride (HF) solution, and the natural oxide film on the polysilicon films 3 and 5 is removed. At this time, as shown in FIG. 14B, the upper surface of the element isolation insulating film 9 in the select gate region is covered with the polysilicon film 5. Therefore, the element isolation insulating film 9 is not etched by the HF solution.

続いて、図15を用いて、本実施の形態の製造方法の一工程について説明する。図15(a)はチャネル長方向の断面図を示し、図15(b)はチャネル幅方向の断面図を示す。   Subsequently, one step of the manufacturing method of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 15A shows a cross-sectional view in the channel length direction, and FIG. 15B shows a cross-sectional view in the channel width direction.

図15に示すように、第3のゲート電極材として、例えば、ポリシリコン膜6が、ポリシリコン膜3と直接接触するように、ポリシリコン膜5上面及び開口部X内に形成される。   As shown in FIG. 15, as the third gate electrode material, for example, a polysilicon film 6 is formed in the upper surface of the polysilicon film 5 and in the opening X so as to be in direct contact with the polysilicon film 3.

続いて、図16を用いて、本実施の形態の製造方法の一工程について説明する。図16(a)は、メモリセルアレイ部のチャネル長方向の断面図を示し、図16(b)は、チャネル幅方向の断面図を示す。   Then, one process of the manufacturing method of this Embodiment is demonstrated using FIG. FIG. 16A shows a cross-sectional view in the channel length direction of the memory cell array portion, and FIG. 16B shows a cross-sectional view in the channel width direction.

所望のチャネル長となるように、第1のゲート電極材3、ONO膜4、第2のゲート電極材5、第3のゲート電極材6が、選択的にエッチングされ、図16(a)及び図16(b)に示すように、メモリセルトランジスタMC及び選択ゲートトランジスタSGDの積層ゲート電極が、それぞれ形成される。さらに、拡散層7A,7Bが、ゲート電極に対して自己整合的に、半導体基板1内に形成される。   The first gate electrode material 3, the ONO film 4, the second gate electrode material 5, and the third gate electrode material 6 are selectively etched so as to obtain a desired channel length, and FIG. As shown in FIG. 16B, the stacked gate electrodes of the memory cell transistor MC and the select gate transistor SGD are formed. Further, diffusion layers 7A and 7B are formed in the semiconductor substrate 1 in a self-aligned manner with respect to the gate electrode.

その後、絶縁層8が、メモリセルトランジスタ及び選択ゲートトランジスタの積層ゲート電極を覆うように形成される。さらに、ビット線BLが、絶縁層8内に形成されたビット線コンタクト部BCを介して、2つの選択ゲートトランジスタSGDで共有される拡散層7Bに接続される。   Thereafter, the insulating layer 8 is formed so as to cover the stacked gate electrodes of the memory cell transistor and the select gate transistor. Further, the bit line BL is connected to the diffusion layer 7B shared by the two select gate transistors SGD via the bit line contact portion BC formed in the insulating layer 8.

以上により、本実施の形態におけるNAND型フラッシュメモリが形成される。   As described above, the NAND flash memory according to the present embodiment is formed.

上述のように、選択ゲートトランジスタSGDの第1のゲート電極3B上面に凸部Pが形成される。   As described above, the convex portion P is formed on the upper surface of the first gate electrode 3B of the selection gate transistor SGD.

それにより、開口部Xを形成する際に、加工マージンを確保するためのオーバーエッチングは、第1のゲート電極3Bのうち凸部Pに対して行えばよい。   Thereby, when forming the opening X, over-etching for securing a processing margin may be performed on the convex portion P of the first gate electrode 3B.

そのため、開口部X形成時に同時にエッチングされる第2のゲート電極5Bは、少なくとも、凸部Pの下端と素子分離絶縁膜9の上端とからなる段差分だけ、素子分離絶縁膜9上に残存する。   Therefore, the second gate electrode 5B that is etched simultaneously when the opening X is formed remains on the element isolation insulating film 9 at least by the level difference between the lower end of the convex part P and the upper end of the element isolation insulating film 9. .

それゆえ、選択ゲート領域内の素子分離絶縁膜9の上面は、第2のゲート電極5Bに覆われた構造とすることができる。   Therefore, the upper surface of the element isolation insulating film 9 in the select gate region can be covered with the second gate electrode 5B.

したがって、選択ゲートトランジスタにおいて、メモリセルトランジスタの微細化が進んでも、第1のゲート電極3Bの上面に凸部Pを形成することで、加工マージンが向上し、中間絶縁膜に開口部を形成時の加工マージンを確保することができる。   Therefore, even if the memory cell transistor is miniaturized in the selection gate transistor, the processing margin is improved by forming the protrusion P on the upper surface of the first gate electrode 3B, and the opening is formed in the intermediate insulating film. The processing margin can be secured.

また、それに伴い、開口部X形成後に行われるHF溶液による自然酸化膜除去工程がなされても、素子分離絶縁膜9は、HF溶液によるダメージを受けることはない。   As a result, even if the natural oxide film removing step with the HF solution performed after the opening X is formed, the element isolation insulating film 9 is not damaged by the HF solution.

それにより、本実施の形態に示すNAND型フラッシュメモリの製造歩留りの向上を図ることができる。   Thus, the manufacturing yield of the NAND flash memory shown in this embodiment can be improved.

尚、図2に示す選択ゲートトランジスタSGSは、選択ゲートトランジスタSGDと同一の工程で作製される。それゆえ、本実施の形態においては、選択ゲートトランジスタSGSの製造方法についての説明は省略する。   Note that the selection gate transistor SGS shown in FIG. 2 is manufactured in the same process as the selection gate transistor SGD. Therefore, in the present embodiment, the description of the method for manufacturing the select gate transistor SGS is omitted.

(c) 変形例
上述の実施の形態では、NAND型フラッシュメモリについて説明したが、本発明の例は、選択ゲートトランジスタを有する不揮発性半導体メモリ全般に適用可能である。
(C) Modification
Although the NAND flash memory has been described in the above embodiment, the example of the present invention can be applied to all nonvolatile semiconductor memories having a select gate transistor.

例えば、1つのメモリセルトランジスタと1つの選択ゲートトランジスタとから構成されるNOR型フラッシュメモリ、1つのメモリセルトランジスタとこれを挟み込む2つの選択ゲートトランジスタとから構成される3−TrNAND型フラッシュメモリ、さらには、NAND型とNOR型の特徴を合わせ持った2−Tr型フラッシュメモリにも適用できる。   For example, a NOR type flash memory composed of one memory cell transistor and one select gate transistor, a 3-Tr NAND type flash memory composed of one memory cell transistor and two select gate transistors sandwiching it, Can be applied to a 2-Tr type flash memory having both NAND type and NOR type characteristics.

3. その他
本発明の例によれば、選択ゲートトランジスタの中間絶縁膜の加工マージンを向上及び確保できる。
3. Other
According to the example of the present invention, the processing margin of the intermediate insulating film of the select gate transistor can be improved and secured.

本発明の例は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、各構成要素を変形して具体化できる。また、上述の実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を構成できる。例えば、上述の実施の形態に開示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよいし、異なる実施の形態の構成要素を適宜組み合わせてもよい。   The example of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be embodied by modifying each component without departing from the scope of the invention. Various inventions can be configured by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above-described embodiments. For example, some constituent elements may be deleted from all the constituent elements disclosed in the above-described embodiments, or constituent elements of different embodiments may be appropriately combined.

実施の形態におけるNAND型フラッシュメモリの概略図。1 is a schematic diagram of a NAND flash memory in an embodiment. FIG. メモリセルアレイ部の等価回路図。The equivalent circuit diagram of a memory cell array part. 図2に示す領域Aの構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the area | region A shown in FIG. 図3のIVA−IVA線に沿う断面図。Sectional drawing which follows the IVA-IVA line | wire of FIG. 図3のIVB−IVB線に沿う断面図。Sectional drawing which follows the IVB-IVB line | wire of FIG. 図3のIVC−IVC線に沿う断面図。Sectional drawing which follows the IVC-IVC line | wire of FIG. 実施の形態の製造方法の一工程を示す断面図。Sectional drawing which shows 1 process of the manufacturing method of embodiment. 実施の形態の製造方法の一工程を示す平面図。The top view which shows 1 process of the manufacturing method of embodiment. 図6のVIIa−VIIa線及びVIIb−VIIb線に沿う断面図。Sectional drawing which follows the VIIa-VIIa line | wire and VIIb-VIIb line | wire of FIG. 実施の形態の製造方法の一工程を示す平面図。The top view which shows 1 process of the manufacturing method of embodiment. 図8のIXa−IXa線及びIXb−IXb線に沿う断面図。Sectional drawing which follows the IXa-IXa line | wire and IXb-IXb line | wire of FIG. 実施の形態の製造方法の一工程を示す断面図。Sectional drawing which shows 1 process of the manufacturing method of embodiment. 実施の形態の製造方法の一工程を示す平面図。The top view which shows 1 process of the manufacturing method of embodiment. 図11のXIIa−XIIa線及びXIIb−XIIb線に沿う断面図。Sectional drawing which follows the XIIa-XIIa line | wire and XIIb-XIIb line | wire of FIG. 実施の形態の製造方法の一工程を示す平面図。The top view which shows 1 process of the manufacturing method of embodiment. 図13のXIVa−XIVa線及びXIVb−XIVb線に沿う断面図。Sectional drawing which follows the XIVa-XIVa line | wire and XIVb-XIVb line | wire of FIG. 実施の形態の製造方法の一工程を示す断面図。Sectional drawing which shows 1 process of the manufacturing method of embodiment. 実施の形態の製造方法の一工程を示す断面図。Sectional drawing which shows 1 process of the manufacturing method of embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1:半導体基板、2A,2B:ゲート絶縁膜、3A:フローティングゲート電極、3B:第1のゲート電極、P:凸部、4A,4B:中間絶縁膜、X,Y:開口部、5A:第1のコントロールゲート電極、5B:第2のゲート電極、6A:第2のコントロールゲート電極、6B:第3のゲート電極、7A,7B:拡散層、8:絶縁層、9:素子分離絶縁膜、10:レジストパターン、11:マスク材、MC:メモリセルトランジスタ、SGD,SGS:選択ゲートトランジスタ、AA:アクティブ領域、STI:素子分離領域、BC:ビット線コンタクト部、BL:ビット線。   1: semiconductor substrate, 2A, 2B: gate insulating film, 3A: floating gate electrode, 3B: first gate electrode, P: convex portion, 4A, 4B: intermediate insulating film, X, Y: opening, 5A: first 1 control gate electrode, 5B: second gate electrode, 6A: second control gate electrode, 6B: third gate electrode, 7A, 7B: diffusion layer, 8: insulating layer, 9: element isolation insulating film, 10: resist pattern, 11: mask material, MC: memory cell transistor, SGD, SGS: selection gate transistor, AA: active region, STI: element isolation region, BC: bit line contact portion, BL: bit line.

Claims (5)

メモリセルトランジスタと、前記メモリセルトランジスタの一端に配置される選択ゲートトランジスタとを具備し、前記選択ゲートトランジスタは、素子分離絶縁膜に囲まれたアクティブ領域上に形成されたゲート絶縁膜上に形成される第1のゲート電極と、前記第1のゲート電極上に形成される中間絶縁膜と、前記中間絶縁膜及び前記素子分離絶縁膜上に形成される第2のゲート電極と、前記中間絶縁膜内及び前記第2のゲート電極内に形成され、前記第1のゲート電極に達する開口部と、前記開口部に形成される第3のゲート電極とから構成され、前記第1のゲート電極は上面に凸部を有し、前記凸部の上面は前記開口部に露出し、前記第3のゲート電極は前記第1のゲート電極に直接接触していることを特徴とする不揮発性半導体メモリ。   A memory cell transistor; and a selection gate transistor disposed at one end of the memory cell transistor, wherein the selection gate transistor is formed on a gate insulating film formed on an active region surrounded by an element isolation insulating film A first gate electrode, an intermediate insulating film formed on the first gate electrode, a second gate electrode formed on the intermediate insulating film and the element isolation insulating film, and the intermediate insulation An opening formed in the film and in the second gate electrode and reaching the first gate electrode, and a third gate electrode formed in the opening, the first gate electrode being A non-volatile semiconductor memo having a convex portion on an upper surface, the upper surface of the convex portion is exposed in the opening, and the third gate electrode is in direct contact with the first gate electrode. . 前記メモリセルトランジスタは、素子分離絶縁膜に囲まれたアクティブ領域上に形成されたゲート絶縁膜上に形成されるフローティングゲート電極と、前記フローティングゲート電極上に中間絶縁膜を介して形成されるコントロールゲート電極とを有し、前記フローティングゲート電極の上面は平らに形成されることを特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体メモリ。   The memory cell transistor includes a floating gate electrode formed on a gate insulating film formed on an active region surrounded by an element isolation insulating film, and a control formed on the floating gate electrode via an intermediate insulating film The nonvolatile semiconductor memory according to claim 1, further comprising a gate electrode, wherein the upper surface of the floating gate electrode is formed flat. 半導体基板表面のゲート絶縁膜上に第1のゲート電極材を形成する工程と、前記第1のゲート電極材及び前記半導体基板をエッチングして溝を形成し、前記溝内に素子分離絶縁膜を形成する工程と、前記第1のゲート電極材の上部に凸部を形成する工程と、前記凸部が形成された前記第1のゲート電極材上に中間絶縁膜を形成する工程と、前記中間絶縁膜上に第2のゲート電極材を形成する工程と、前記第1のゲート電極材及び前記素子分離絶縁膜にまたがるスリット状の第1のマスクを形成する工程と、前記第1のマスクをマスクとして前記第2のゲート電極材及び前記中間絶縁膜をエッチングし、前記凸部の上面が露出する開口部を形成する工程と、前記第1のマスクを除去する工程と、前記第1のゲート電極材に直接接触する第3のゲート電極材を前記第2のゲート電極材上及び前記開口部内に形成する工程と、前記第1のゲート電極材、前記第2のゲート電極材、前記中間絶縁膜、前記第3のゲート電極材を選択的に除去し、選択ゲートトランジスタの積層ゲート電極を形成する工程とを具備することを特徴とする不揮発性半導体メモリの製造方法。   Forming a first gate electrode material on the gate insulating film on the surface of the semiconductor substrate; etching the first gate electrode material and the semiconductor substrate to form a groove; and forming an element isolation insulating film in the groove A step of forming, a step of forming a protrusion on the first gate electrode material, a step of forming an intermediate insulating film on the first gate electrode material on which the protrusion is formed, and the intermediate Forming a second gate electrode material on the insulating film; forming a slit-shaped first mask straddling the first gate electrode material and the element isolation insulating film; and Etching the second gate electrode material and the intermediate insulating film as a mask to form an opening exposing the upper surface of the convex portion; removing the first mask; and the first gate The third gate that is in direct contact with the electrode material Forming a first electrode material on the second gate electrode material and in the opening; the first gate electrode material; the second gate electrode material; the intermediate insulating film; and the third gate electrode material. And a step of forming a stacked gate electrode of a select gate transistor. 前記凸部は、前記第1のゲート電極材の上面に、前記第1のゲート電極平面内の中央部を覆う第2のマスクを形成する工程と、前記第2のマスクをマスクとして、前記素子分離絶縁膜上面及び前記第1のゲート電極材上面にエッチングを行い、前記第1のゲート電極材上面に凸部を形成する工程と、前記第2のマスクを除去する工程とにより形成されることを特徴とする請求項3に記載の不揮発性半導体メモリの製造方法。   Forming the second mask on the upper surface of the first gate electrode material to cover a central portion in the plane of the first gate electrode, and using the second mask as a mask Etching is performed on the upper surface of the isolation insulating film and the upper surface of the first gate electrode material to form a convex portion on the upper surface of the first gate electrode material, and the step of removing the second mask. The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory according to claim 3. 前記凸部は、前記第1のゲート電極材の上面に、前記第1のゲート電極平面内の中央部を覆う第2のマスクを形成する工程と、前記第2のマスクをマスクとして、前記素子分離絶縁膜上面及び前記第1のゲート電極材上面にエッチングを行い、前記第1のゲート電極材上面に凸部を形成する工程と、前記第1のゲート電極材に対してのみに選択的にエッチングを行い、凸部の形状及び前記第1のゲート電極材の膜厚を制御する工程と、前記第2のマスクを除去する工程とにより形成されることを特徴とする請求項3に記載の不揮発性半導体メモリの製造方法。   Forming the second mask on the upper surface of the first gate electrode material to cover a central portion in the plane of the first gate electrode, and using the second mask as a mask Etching the upper surface of the isolation insulating film and the upper surface of the first gate electrode material to form a convex portion on the upper surface of the first gate electrode material; and selectively only for the first gate electrode material 4. The method according to claim 3, wherein etching is performed to control a shape of a convex portion and a film thickness of the first gate electrode material, and a step of removing the second mask. 5. A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory.
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