JP2009070871A - Nonvolatile semiconductor storage device, and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トラップ性のゲート絶縁膜を有する不揮発性メモリからなる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 including a nonvolatile memory having a trapping gate insulating film, and a manufacturing method thereof.
電気的に書き込み可能な不揮発性メモリとして、拡散層で構成される配線層が、メモリトランジスタのソース・ドレインを兼ねる構造(仮想接地方式)を有したメモリ構造が知られている。 As an electrically writable nonvolatile memory, a memory structure is known in which a wiring layer composed of a diffusion layer has a structure (virtual grounding system) that also serves as a source / drain of a memory transistor.
近年、半導体装置の超微細化、高集積化、高性能化、高信頼性化が求められてきており、特に微細な不揮発性メモリでは高信頼性を有することが重要である。 In recent years, there has been a demand for ultra-miniaturization, high integration, high performance, and high reliability of semiconductor devices. In particular, it is important to have high reliability in a fine nonvolatile memory.
図11は、トラップ性のゲート絶縁膜を有するメモリセル200の一般的な構成を示した図である。メモリセル200は、半導体基板201上に形成された拡散層よりなるビット線202と、ビット線酸化膜210と、トラップ性のゲート絶縁膜203と、ワード線204とを備えている。
FIG. 11 is a diagram showing a general configuration of a
このメモリセル200の駆動は、次のような方法で行われる。まず、書込は、ゲート絶縁膜203に電子を注入することにより行われる。注入された電子は、ゲート絶縁膜203にトラップされ、これによりしきい値電圧Vtが上昇する。ここで、注入される電子は、ビット線202近傍で発生するホットエレクトロンが用いられる。また、消去は、ゲート絶縁膜203に正孔を注入することにより行われる。注入された正孔は、ゲート絶縁膜203にトラップされた電子を中和し、これによりVtが降下する。ここで、注入される正孔は、ビット線202近傍で発生するBTBT電流(Band To Band Tunneling current(バンド−バンド間トンネル電流))が用いられる。
The
ところで、メモリセル200が形成された後、メモリセル200を駆動するための配線を形成する製造工程が行われる。この配線の形成は、プラズマエッチング法を用いて行われるが、このプラズマエッチング工程において、UV光が発生する。そして、このUV光がメモリセル等が形成された半導体基板内に侵入すると、そこで、励起電子を発生させることがある。
By the way, after the
近年、このUV光によって発生した励起電子が、ゲート絶縁膜203に侵入することによって、メモリセル200の信頼性を低下させる現象が問題になっている。すなわち、上述したように、メモリセル200の書込は、ゲート絶縁膜203に電子を注入することによって行われるが、もし、UV光によって発生した励起電子がゲート絶縁膜203に注入されると、余分な電子が注入されたことになるので、予め設定されたVtが上昇してしまう。また、消去時に、所定の正孔をゲート絶縁膜203に注入しても、ゲート絶縁膜203にトラップされた電子を完全に中和することができず、その結果、予め設定されたVtに降下することができない。
In recent years, there has been a problem that the excitation electrons generated by the UV light enter the
特に、ゲート絶縁膜203にトラップされた電子の中和は、ビット線202近傍で発生するBTBT電流を用いて正孔をゲート絶縁膜203に注入することにより行われるため、不要な励起電子が、ゲート絶縁膜203の中央付近にトラップされていると、かかる不要電子の中和は困難になる。ちなみに、フローティングゲートの場合には、仮にフローティングゲート中に不要な電子が注入されていても、UV光を照射することによって、容易に消去が可能である。
In particular, neutralization of electrons trapped in the
上記の理由により、UV光によって発生した励起電子が、ゲート絶縁膜203に侵入すると、メモリセル200の書込、及び消去によるVtの調整が著しく困難になり、その結果、メモリセル200の信頼性の低下を招く。
For the above reasons, when excited electrons generated by UV light enter the
この問題に対処するために、メモリセル200の上方に、配線の製造工程中で発生するUV光の侵入を防ぐための遮光膜を予め形成しておく方法が知られている。
In order to cope with this problem, a method is known in which a light-shielding film for preventing intrusion of UV light generated in the wiring manufacturing process is previously formed above the
図12は、メモリセル上に遮光膜が形成された半導体記憶装置の構成を示した断面図で、ビット線コンタクトプラグ209の近傍の構成を示す。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor memory device in which a light shielding film is formed on a memory cell, and shows a configuration in the vicinity of the bit
図12に示すように、メモリセル200上に、層間絶縁膜206が形成され、さらに層間絶縁膜206上であって、メモリセル200の上方に位置する領域に遮光膜205が形成されている。遮光膜205は、層間絶縁膜206上に形成される配線(不図示)の製造工程で発生するUV光が、メモリセル200の近傍に侵入するのを阻止するので、メモリセル200を構成するゲート絶縁膜203に、不要な励起電子が注入されるのを防止することができる。
As shown in FIG. 12, an interlayer
図12に示した半導体記憶装置は、図13(a)〜(d)に示した製造方法を用いて形成することができる。 The semiconductor memory device shown in FIG. 12 can be formed using the manufacturing method shown in FIGS.
まず、図13(a)に示すように、半導体基板201上に、拡散層からなるビット線202、ビット線酸化膜210、トラップ性のゲート絶縁膜(不図示)、及びワード線204を備えたメモリセル200を、通常の方法により形成する。
First, as shown in FIG. 13A, a
次に、図13(b)に示すように、メモリセル200上に層間絶縁膜206、及び遮光膜205を堆積した後、図13(c)に示すように、フォトマスク213を用いて、メモリセル200の上方に位置する領域以外の遮光膜205を除去する。
Next, as shown in FIG. 13B, after an
最後に、図13(d)に示すように、遮光膜205上に、絶縁膜207を堆積した後、絶縁膜207及び層間絶縁膜206に、ビット線202まで到達するコンタクトホールを形成し、そこに配線材料を埋め込むことによって、ビット線コンタクトプラグ209を形成する。
Finally, as shown in FIG. 13D, after the
ところで、遮光膜205は、アモルファスシリコン膜やタングステン膜等の導電膜が使用されるので、ビット線コンタクトプラグ209同士の短絡を避けるために、遮光膜205は、ビット線コンタクトプラグ209から離して形成する必要がある。
By the way, since the
その結果、ビット線コンタクトプラグ209を形成した後、絶縁膜207上に配線を形成する工程において、UV光が、遮光膜205とビット線コンタクトプラグ209との間にある絶縁膜207を通ってメモリセル近傍に侵入し、これが原因で、ビット線コンタクトプラグ209近傍のメモリセルのVtが上昇してしまうという問題が生じる。
As a result, after the bit
また、UV光の侵入によるVt上昇の影響を避けるために、ビット線コンタクトプラグからメモリセルまでの距離を大きくとると、その分、半導体記憶装置全体の面積が大きくなってしまう。 Further, if the distance from the bit line contact plug to the memory cell is increased in order to avoid the influence of the increase in Vt due to the penetration of UV light, the area of the entire semiconductor memory device increases accordingly.
そこで、上記のようなUV光の侵入経路を遮断する方法が、特許文献1に記載されている。以下、それについて、図14を参照しながら説明する。
Therefore,
図14に示すように、メモリセル200上に、層間絶縁膜206、及び遮光膜205
が形成され、ビット線コンタクトプラグ209は、遮光膜205及び層間絶縁膜206を貫通して形成されている。ここで、遮光膜205は、シリコンリッチ酸化膜やシリコンリッチ窒化膜等の絶縁膜を使用しているので、遮光膜205がビット線コンタクトプラグ209と接しても、ビット線コンタクトプラグ同士の短絡は起こらない。
As shown in FIG. 14, an
The bit
遮光膜205をこのように形成することによって、層間絶縁膜206上に形成される配線の製造工程で発生するUV光が侵入する経路を、遮光膜205及びビット線コンタクトプラグ209によって遮断することができるので、メモリセル200を構成するゲート絶縁膜203に、不要な励起電子が注入されるのを防止することができる。
特許文献1に記載された方法は、UV光が侵入する経路を遮断することによって、ゲート絶縁膜203に不要な励起電子が注入されるのを防止できる点で有効であるが、遮光膜205が絶縁性の膜で形成されているので、導電性の遮光膜に比して、遮光性が低く、実際には、UV光の侵入を十分に阻止することはできない。
The method described in
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、半導体記憶装置の製造工程で発生するUV光に起因するVt変動を防止し、信頼性の高い不揮発性半導体記憶装置、及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and provides a highly reliable non-volatile semiconductor memory device and a method for manufacturing the same that prevent Vt fluctuation caused by UV light generated in the manufacturing process of the semiconductor memory device. For the purpose.
本発明に係わる不揮発性半導体記憶装置の製造方法は、半導体基板に形成された拡散層よりなる複数のビット線と、隣接する前記ビット線間に形成されたトラップ性のゲート絶縁膜と、該ゲート絶縁膜上に形成されたワード線とで構成されたメモリセルを備えた半導体記憶装置の製造方法であって、メモリセル上に層間絶縁膜を形成する工程(a)と、層間絶縁膜に、ビット線に到達する第1の開口部、及び第1の開口部に隣接するワード線または該ワード線近傍の半導体基板に到達する第2の開口部を同時に形成する工程(b)と、第2の開口部内、及び層間絶縁膜上に遮光膜を形成する工程(c)と、第1の開口部内に、導電膜が埋め込まれたビット線コンタクトプラグを形成する工程(d)とを含み、工程(c)において、層間絶縁膜上に形成された遮光膜は、少なくともメモリセルを覆う領域に形成されていることを特徴とする。 A non-volatile semiconductor memory device manufacturing method according to the present invention includes a plurality of bit lines formed of diffusion layers formed on a semiconductor substrate, a trapping gate insulating film formed between adjacent bit lines, and the gate A method of manufacturing a semiconductor memory device including a memory cell including a word line formed on an insulating film, the step (a) of forming an interlayer insulating film on the memory cell, (B) simultaneously forming a first opening reaching the bit line and a second opening reaching the word line adjacent to the first opening or the semiconductor substrate in the vicinity of the word line; A step (c) of forming a light-shielding film in the opening and on the interlayer insulating film, and a step (d) of forming a bit line contact plug in which the conductive film is embedded in the first opening. In (c), the interlayer insulating film Light shielding film formed on is characterized in that it is formed in a region covering at least the memory cell.
上記方法によれば、簡易な方法で、メモリセルの上方、及びビット線コンタクトプラグ近傍の側方に遮光膜を形成することができ、これにより、配線工程で発生するUV光のメモリセルへの侵入を阻止し、信頼性の高い不揮発性半導体記憶装置を実現することができる。 According to the above method, it is possible to form a light shielding film above the memory cell and on the side in the vicinity of the bit line contact plug by a simple method, whereby UV light generated in the wiring process is applied to the memory cell. An intrusion can be prevented and a highly reliable nonvolatile semiconductor memory device can be realized.
ある好適な実施形態において、上記工程(c)において、遮光膜は、層間絶縁膜上に形成された遮光膜と連続して前記第1の開口部内にも形成され、工程(d)は、第1の開口部内に形成された遮光膜を選択的に除去する工程(d1)と、工程(d1)の後、第1の開口部内に導電膜を埋め込む工程(d2)とを含む。 In a preferred embodiment, in the step (c), a light shielding film is formed in the first opening continuously with the light shielding film formed on the interlayer insulating film, and the step (d) A step (d1) of selectively removing the light-shielding film formed in the one opening, and a step (d2) of embedding the conductive film in the first opening after the step (d1).
ある好適な実施形態において、上記遮光膜は、導電膜と同じ材料からなり、工程(c)において、遮光膜は、層間絶縁膜上に形成された遮光膜と連続して第1の開口部内にも形成され、工程(d)において、ビット線コンタクトプラグは、第1の開口部及び第2の開口部の間であって、層間絶縁膜上に形成された遮光膜の少なくとも一部を除去することによって、遮光膜と電気的に分離されて形成される。 In a preferred embodiment, the light shielding film is made of the same material as the conductive film, and in the step (c), the light shielding film is continuous with the light shielding film formed on the interlayer insulating film in the first opening. In the step (d), the bit line contact plug removes at least a part of the light shielding film formed between the first opening and the second opening on the interlayer insulating film. Thus, the light shielding film is formed so as to be electrically separated.
ある好適な実施形態において、上記工程(d2)は、第1の開口部内、及び層間絶縁膜上に遮光膜を介して導電膜を形成する工程と、層間絶縁膜上に形成された導電膜を、遮光膜が露出するまで研磨する工程とを含む。 In a preferred embodiment, the step (d2) includes a step of forming a conductive film in the first opening and on the interlayer insulating film via a light shielding film, and a step of forming the conductive film formed on the interlayer insulating film. And polishing until the light shielding film is exposed.
ある好適な実施形態において、上記第2の開口部内に形成された遮光膜が接続するワード線は、データ保持に使用されないダミーワード線である。 In a preferred embodiment, the word line to which the light shielding film formed in the second opening is connected is a dummy word line that is not used for data retention.
ある好適な実施形態において、上記工程(c)において、遮光膜は、第2の開口部内に埋め込まれて形成される。 In a preferred embodiment, in the step (c), the light shielding film is formed to be embedded in the second opening.
ある好適な実施形態において、上記工程(b)において、第2の開口部は、ワード線に平行に形成されている。 In a preferred embodiment, in the step (b), the second opening is formed in parallel to the word line.
本発明に係わる不揮発性半導体記憶装置は、半導体基板に形成された拡散層よりなる複数のビット線と、隣接するビット線間に形成されたトラップ性のゲート絶縁膜と、該ゲート絶縁膜上に形成されたワード線とで構成されたメモリセルを備え、メモリセル上に層間絶縁膜が形成され、層間絶縁膜中にビット線に接続するビット線コンタクトプラグが形成され、層間絶縁膜上の少なくともメモリセルを覆う領域に遮光膜が形成され、層間絶縁膜上に形成された遮光膜の一部は、ビット線コンタクトプラグの近傍において、該ビット線コンタクトプラグに隣接するワード線または該ワード線近傍の半導体基板に接するように、層間絶縁膜の表面から該膜中に延出して形成されており、ビット線コンタクトプラグの上面は、層間絶縁膜の表面と一致していることを特徴とする。 A nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention includes a plurality of bit lines formed of diffusion layers formed on a semiconductor substrate, a trapping gate insulating film formed between adjacent bit lines, and a gate insulating film formed on the gate insulating film. A memory cell comprising a word line formed, an interlayer insulating film is formed on the memory cell, a bit line contact plug connected to the bit line is formed in the interlayer insulating film, and at least on the interlayer insulating film A light shielding film is formed in a region covering the memory cell, and a part of the light shielding film formed on the interlayer insulating film is adjacent to the bit line contact plug in the vicinity of the bit line contact plug or in the vicinity of the word line. The upper surface of the bit line contact plug is flush with the surface of the interlayer insulating film so as to be in contact with the semiconductor substrate. And characterized in that it.
ある好適な実施形態において、上記層間絶縁膜中に延出して形成された遮光膜の一部は、ワード線に平行に形成されている。 In a preferred embodiment, a part of the light shielding film formed extending in the interlayer insulating film is formed in parallel to the word line.
ある好適な実施形態において、上記遮光膜の一部が接するワード線は、データ保持に使用されないダミーワード線である。 In a preferred embodiment, the word line in contact with a part of the light shielding film is a dummy word line that is not used for data retention.
ある好適な実施形態において、上記ビット線コンタクトプラグと遮光膜とは同一材料からなる。 In a preferred embodiment, the bit line contact plug and the light shielding film are made of the same material.
ある好適な実施形態において、上記ビット線コンタクトプラグに隣接するワード線同士の間隔は、メモリセルにおける他の隣接するワード線同士の間隔よりも広い。 In a preferred embodiment, an interval between word lines adjacent to the bit line contact plug is wider than an interval between other adjacent word lines in the memory cell.
本発明に係わる不揮発性半導体記憶装置によれば、簡易な方法で、メモリセルの上方、及びビット線コンタクトプラグ近傍の側方に遮光膜を形成することができ、これにより、配線工程で発生するUV光のメモリセルへの侵入を阻止し、信頼性の高い不揮発性半導体記憶装置を実現することができる。 According to the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, it is possible to form a light shielding film above the memory cell and on the side in the vicinity of the bit line contact plug by a simple method. Intrusion of UV light into the memory cell can be prevented, and a highly reliable nonvolatile semiconductor memory device can be realized.
(第1の実施形態)
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、説明の簡略化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
(First embodiment)
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, components having substantially the same function are denoted by the same reference numerals for the sake of simplicity. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.
図1〜図5は、本発明の第1の実施形態における不揮発性半導体記憶装置の製造方法を模式的に示した工程断面図である。各図において、(a)は、ビット線コンタクトプラグ近傍のメモリセルの平面図を示し、(b)は、(a)のB−B’線における断面図、(c)は、(a)のC−C’線における断面図、(d)は、(a)のD−D’線における断面図をそれぞれ示している。 1 to 5 are process cross-sectional views schematically showing the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device in the first embodiment of the present invention. In each figure, (a) is a plan view of a memory cell near the bit line contact plug, (b) is a cross-sectional view taken along line BB ′ of (a), and (c) is a cross-sectional view of (a). Sectional drawing in CC 'line, (d) has each shown sectional drawing in the DD' line of (a).
まず、図1(a)〜(d)に示すように、半導体基板100に、後にビット線コンタクトプラグを形成する領域を電気的に分離する素子分離膜101を形成する。次に、n+拡散層からなるビット線103、及びCVD(Chemical Vapor Deposition)法によりビット線酸化膜106を形成する。その後、熱酸化法により下層のシリコン酸化膜、CVD法により中層のシリコン窒化膜、及び熱シリコン酸化膜法により上層のシリコン酸化膜を形成し、ONO積層膜からなるトラップ性のゲート絶縁膜102をそれぞれ形成する。次に、ポリシリコンからなるワード線104(ダミーワード線105を含む)、及びワード線104間に埋め込み絶縁膜107(例えば、シリコン窒化膜)を形成する。ここで、ダミーワード線105は、データ保持に使用されないワード線をいい、後述するビット線コンタクトプラグを挟んで形成されている。
First, as shown in FIGS. 1A to 1D, an
次に、図2(a)〜(d)に示すように、基板100全面に、CVD法により層間絶縁膜(例えばシリコン酸化膜)108を形成し、その上に、後述するビット線に接続するビット線コンタクトプラグ、及びダミーワード線105に接続する遮光膜をそれぞれ形成する領域を開口したレジストマスク109を形成する。
Next, as shown in FIGS. 2A to 2D, an interlayer insulating film (for example, silicon oxide film) 108 is formed on the entire surface of the
次に、図3(a)〜(d)に示すように、レジストマスク109をマスクにして、層間絶縁膜108をエッチング除去して、層間絶縁膜108に、ビット線103に到達する第1の開口部(コンタクトホール)120、及び第1の開口部120に隣接するダミーワード線105に到達する第2の開口部121を同時に形成する。ここで、第1の開口部120及び第2の開口部121は、それぞれ、後述するビット線コンタクトプラグ及び遮光膜を埋め込むためのものである。
Next, as shown in FIGS. 3A to 3D, the
次に、図4(a)〜(d)に示すように、紫外線を透過させない膜厚(例えば、50nm以上)を有する遮光膜(例えば、ポリシリコン膜)110を、第1の開口部120及び第2の開口部121に埋め込むように、層間絶縁膜108上に形成する。ここで、遮光膜110は、開口部120、121の内部を完全に埋め込む必要はなく、遮光に必要な膜厚であれば、開口部120、121の内壁を覆うだけでもよい。その後、第1の開口部(ビット線コンタクトプラグ形成領域)120に対応する領域を開口したレジストマスク111を形成する。
Next, as shown in FIGS. 4A to 4D, a light-shielding film (for example, a polysilicon film) 110 having a film thickness that does not transmit ultraviolet light (for example, 50 nm or more) is formed with the
次に、図5(a)〜(d)に示すように、レジストマスク111をマスクにして、第1の開口部120内に埋め込まれた遮光膜110を選択的に除去した後、第1の開口部120内を埋め込むように、導電膜112を層間絶縁膜108上に遮光膜110を介して形成する。その後、層間絶縁膜108上に形成された導電膜112を、遮光膜110が露出するまでCMP(Chemical Mechanical Polishing)法で研磨することによって、第1の開口部120内に埋め込まれたビット線コンタクトプラグ112を形成する。
Next, as shown in FIGS. 5A to 5D, the resist
ここで、遮光膜110を研磨のストッパーとすることで、面内の研磨レート差に起因する層間絶縁膜108の膜厚バラツキを抑制することができる。また、遮光膜110をストッパーとすることで、オーバー研磨が可能となり、ビット線コンタクトプラグ112同士をディッシングにより分離させることができる。
Here, by using the light-shielding
上記の方法で形成した不揮発性半導体記憶装置は、メモリセルの上方、及びビット線コンタクトプラグ112近傍の側方に遮光膜110を形成することによって、配線工程で発生するUV光のメモリセルへの侵入を阻止し、信頼性の高い不揮発性半導体記憶装置を実現することができる。
In the nonvolatile semiconductor memory device formed by the above method, the UV light generated in the wiring process is applied to the memory cell by forming the
また、層間絶縁膜108に、ビット線コンタクトプラグ112を埋め込む第1の開口部120と、遮光膜110を埋め込む第2の開口部121を同時に形成することによって、リソグラフィの合わせズレを考慮することなく、ビット線コンタクトプラグ112及び遮光膜110を層間絶縁膜108内に形成することができるため、簡易な方法で、より微細化された不揮発性半導体記憶装置を製造することができる。
In addition, the
本実施形態において、遮光膜110を、ビット線コンタクトプラグ112を構成する導電膜と同じ材料で構成してもよい。この場合、図5(a)〜(d)に示した工程は不要となるが、別途、第1の開口部120及び第2の開口部121の間であって、層間絶縁膜108上に形成された遮光膜110を、例えば切断する等の手段を用いてその少なくとも一部を除去することによって、ビット線コンタクトプラグ112と遮光膜110とを電気的に分離する必要がある。
In the present embodiment, the
また、本実施形態において、遮光膜110が埋め込まれた第2の開口部121は、ワード線104に平行に形成されることが好ましい。これにより、ビット線コンタクトプラグ近傍の側方からメモリセル内に侵入するUV光を効果的に阻止することができる。さらに、第2の開口部121を、ワード線コンタクトプラグの近傍において、ビット線103に平行に形成することによって、ワード線コンタクトプラグ近傍の側方からメモリセル内に侵入するUV光も阻止することができ、これにより、メモリセルの四方から侵入するUV光を完全に遮光することができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態の製造方法を用いて形成された不揮発性半導体記憶装置は、層間絶縁膜108上に形成された遮光膜110の一部が、ビット線コンタクトプラグ112近傍において、ビット線コンタクトプラグ112に隣接するダミーワード線105に接するように、層間絶縁膜108の表面から膜中に延出して形成されており、ビット線コンタクトプラグ112の上面が、層間絶縁膜108の表面と一致している点、及び、ビット線コンタクトプラグ112に隣接するダミーワード線105同士の間隔は、メモリセルにおける他の隣接するワード線104同士の間隔よりも広い点に、構造上の特徴がある。
In addition, in the nonvolatile semiconductor memory device formed by using the manufacturing method of this embodiment, a part of the
(第2の実施形態)
第1の実施形態においては、層間絶縁膜108上に形成された遮光膜110の一部を、ビット線コンタクトプラグ112の近傍において、ダミーワード線105に接するように、層間絶縁膜108の表面から膜中に延出して形成したが、これを、ダミーワード線105近傍の半導体基板100に接するように形成してもよい。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, a part of the
以下、図6〜図10を参照しながら、第2の実施形態における不揮発性半導体記憶装置の製造方法について説明する。各図において、(a)は、ビット線コンタクトプラグ近傍のメモリセルの平面図を示し、(b)は、(a)のB−B’線における断面図、(c)は、(a)のC−C’線における断面図、(d)は、(a)のD−D’線における断面図をそれぞれ示している。なお、第1の実施形態と同様の工程は、詳細な説明を省略する。 A method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment will be described below with reference to FIGS. In each figure, (a) is a plan view of a memory cell near the bit line contact plug, (b) is a cross-sectional view taken along line BB ′ of (a), and (c) is a cross-sectional view of (a). Sectional drawing in CC 'line, (d) has each shown sectional drawing in the DD' line of (a). Detailed description of the same steps as those in the first embodiment will be omitted.
まず、図6(a)〜(d)に示すように、半導体基板100に、ゲート絶縁膜(ONO膜)101、ビット線103、ワード線104(不図示)、ダミーワード線105、ビット線酸化膜106、及び埋め込み絶縁膜107を、第1の実施形態と同様の方法で形成する。なお、隣接するダミーワード線105同士の間隔は、第1の実施形態よりも広くなっている。
First, as shown in FIGS. 6A to 6D, a gate insulating film (ONO film) 101, a
次に、図7(a)〜(d)に示すように、基板100全面に層間絶縁膜108を形成し、その上に、第1の実施形態と同様に、所定の領域を開口したレジストマスク109を形成する。
Next, as shown in FIGS. 7A to 7D, an
次に、図8(a)〜(d)に示すように、レジストマスク109をマスクにして、層間絶縁膜108をエッチング除去して、層間絶縁膜108に、ビット線103に到達する第1の開口部120、及び第1の開口部120近傍の半導体基板100(ビット線103)に到達する第2の開口部121を同時に形成する。
Next, as shown in FIGS. 8A to 8D, the
次に、図9(a)〜(d)に示すように、遮光膜110を、第1の開口部120及び第2の開口部121に埋め込むように、層間絶縁膜108上に形成する。なお、遮光に必要な膜厚の遮光膜110を、開口部120、121の内壁を覆うように形成してもよい。その後、第1の開口部120に対応する領域を開口したレジストマスク111を形成する。
Next, as illustrated in FIGS. 9A to 9D, the
次に、図10(a)〜(d)に示すように、レジストマスク111をマスクにして、第1の開口部120内に埋め込まれた遮光膜110を選択的に除去した後、第1の開口部120内に、導電材料が埋め込まれたビット線コンタクトプラグ112を形成する。なお、第1の開口部120内にビット線コンタクトプラグ112を埋め込む方法は、第1の実施形態で説明した方法により行うことができる。
Next, as shown in FIGS. 10A to 10D, the resist
本実施形態において、遮光膜110を、ビット線コンタクトプラグ112を構成する導電膜と同じ材料で構成してもよい。この場合、図10(a)〜(d)に示した工程は不要となるが、別途、第1の開口部120及び第2の開口部121の間であって、層間絶縁膜108上に形成された遮光膜110を、例えば切断する等の手段を用いてその少なくとも一部を除去することによって、ビット線コンタクトプラグ112と遮光膜110とを電気的に分離する必要がある。
In the present embodiment, the
本実施形態においては、第2の開口部121を、ダミーワード線105でなく、ダミーワード線105近傍の半導体基板100に到達するように形成することによって、ダミーワード線との合わせズレを考慮せずに、第2の開口部121を形成することができる。また、第2の開口部121が、ダミーワード線105を踏み外して形成されて、第2の開口部121の形状が不安定になる要因も回避することができる。
In the present embodiment, the
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。例えば、上記実施形態においては、遮光膜としてポリシリコン膜を例示したが、導電性の膜以外に絶縁性の膜を用いてもよい。また、上記実施形態においては、トラップ性のゲート絶縁膜を備えたメモリセルを対象に説明したが、電子を注入することによってメモリセルの書込を制御するものであれば、他の構造のメモリセルにも本発明の構成を適用することが可能である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated by suitable embodiment, such description is not a limitation matter and of course various modifications are possible. For example, in the above embodiment, the polysilicon film is exemplified as the light shielding film, but an insulating film may be used in addition to the conductive film. In the above embodiment, the description has been given of the memory cell including the trapping gate insulating film. However, as long as the writing of the memory cell is controlled by injecting electrons, the memory of another structure is used. The configuration of the present invention can also be applied to a cell.
本発明によれば、半導体記憶装置の製造工程で発生するUV光に起因するVt変動を防止し、信頼性の高い不揮発性半導体記憶装置、及びその製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the Vt fluctuation | variation resulting from the UV light which generate | occur | produces in the manufacturing process of a semiconductor memory device can be prevented, and a highly reliable non-volatile semiconductor memory device and its manufacturing method can be provided.
100 半導体基板
101 素子分離膜
102 ゲート絶縁膜(ONO膜)
103 ビット線
104 ワード線
105 ダミーワード線
106 ビット線酸化膜
107 埋め込み絶縁膜
108 層間絶縁膜
109、111 レジストマスク
110 遮光膜
112 ビット線コンタクトプラグ
120 第1の開口部
121 第2の開口部
100
103
Claims (12)
前記メモリセル上に層間絶縁膜を形成する工程(a)と、
前記層間絶縁膜に、前記ビット線に到達する第1の開口部、及び前記第1の開口部に隣接する前記ワード線または該ワード線近傍の前記半導体基板に到達する第2の開口部を同時に形成する工程(b)と、
前記第2の開口部内、及び前記層間絶縁膜上に遮光膜を形成する工程(c)と、
前記第1の開口部内に、導電膜が埋め込まれたビット線コンタクトプラグを形成する工程(d)と
を含み、
前記工程(c)において、前記層間絶縁膜上に形成された前記遮光膜は、少なくとも前記メモリセルを覆う領域に形成されている、不揮発性半導体記憶装置の製造方法。 A plurality of bit lines made of diffusion layers formed on a semiconductor substrate, a trapping gate insulating film formed between adjacent bit lines, and a word line formed on the gate insulating film A method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device including a memory cell,
Forming an interlayer insulating film on the memory cell;
A first opening reaching the bit line and a second opening reaching the word line adjacent to the first opening or the semiconductor substrate in the vicinity of the word line are simultaneously formed in the interlayer insulating film. Forming step (b);
A step (c) of forming a light shielding film in the second opening and on the interlayer insulating film;
Forming a bit line contact plug in which a conductive film is embedded in the first opening (d),
In the step (c), the light shielding film formed on the interlayer insulating film is formed in a region covering at least the memory cell.
前記工程(d)は、
前記第1の開口部内に形成された遮光膜を選択的に除去する工程(d1)と、
前記工程(d1)の後、前記第1の開口部内に前記導電膜を埋め込む工程(d2)と
を含む、請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。 In the step (c), the light shielding film is also formed in the first opening continuously with the light shielding film formed on the interlayer insulating film,
The step (d)
A step (d1) of selectively removing the light shielding film formed in the first opening;
The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, further comprising a step (d2) of embedding the conductive film in the first opening after the step (d1).
前記工程(c)において、前記遮光膜は、前記層間絶縁膜上に形成された遮光膜と連続して前記第1の開口部内にも形成され、
前記工程(d)において、前記ビット線コンタクトプラグは、前記第1の開口部及び前記第2の開口部の間であって、前記層間絶縁膜上に形成された前記遮光膜の少なくとも一部を除去することによって、前記遮光膜と電気的に分離されて形成される、請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。 The light shielding film is made of the same material as the conductive film,
In the step (c), the light shielding film is also formed in the first opening continuously with the light shielding film formed on the interlayer insulating film,
In the step (d), the bit line contact plug is formed between the first opening and the second opening and includes at least a part of the light shielding film formed on the interlayer insulating film. The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the non-volatile semiconductor memory device is formed so as to be electrically separated from the light shielding film by being removed.
前記第1の開口部内、及び前記層間絶縁膜上に前記遮光膜を介して前記導電膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜上に形成された前記導電膜を、前記遮光膜が露出するまで研磨する工程と
を含む、請求項2に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。 The step (d2)
Forming the conductive film in the first opening and on the interlayer insulating film via the light shielding film;
The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 2, further comprising: polishing the conductive film formed on the interlayer insulating film until the light shielding film is exposed.
前記メモリセル上に層間絶縁膜が形成され、
前記層間絶縁膜中に前記ビット線に接続するビット線コンタクトプラグが形成され、
前記層間絶縁膜上の少なくとも前記メモリセルを覆う領域に遮光膜が形成され、
前記層間絶縁膜上に形成された遮光膜の一部は、前記ビット線コンタクトプラグの近傍において、該ビット線コンタクトプラグに隣接するワード線または該ワード線近傍の前記半導体基板に接するように、前記層間絶縁膜の表面から該膜中に延出して形成されており、
前記ビット線コンタクトプラグの上面は、前記層間絶縁膜の表面と一致している、不揮発性半導体記憶装置。 A plurality of bit lines made of diffusion layers formed on a semiconductor substrate, a trapping gate insulating film formed between adjacent bit lines, and a word line formed on the gate insulating film In a nonvolatile semiconductor memory device including a memory cell,
An interlayer insulating film is formed on the memory cell;
A bit line contact plug connected to the bit line is formed in the interlayer insulating film,
A light shielding film is formed in a region covering at least the memory cell on the interlayer insulating film;
A portion of the light shielding film formed on the interlayer insulating film is in contact with the word line adjacent to the bit line contact plug or the semiconductor substrate in the vicinity of the word line in the vicinity of the bit line contact plug. It is formed extending from the surface of the interlayer insulating film into the film,
The nonvolatile semiconductor memory device, wherein an upper surface of the bit line contact plug coincides with a surface of the interlayer insulating film.
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JP2007234960A JP2009070871A (en) | 2007-09-11 | 2007-09-11 | Nonvolatile semiconductor storage device, and manufacturing method thereof |
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