JP2009283826A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
Semiconductor device and its manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009283826A JP2009283826A JP2008136567A JP2008136567A JP2009283826A JP 2009283826 A JP2009283826 A JP 2009283826A JP 2008136567 A JP2008136567 A JP 2008136567A JP 2008136567 A JP2008136567 A JP 2008136567A JP 2009283826 A JP2009283826 A JP 2009283826A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bit line
- line contact
- contact
- semiconductor substrate
- silicon oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 19
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 37
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 claims abstract description 13
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 27
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 9
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 6
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 4
- 238000001459 lithography Methods 0.000 claims description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract description 8
- 238000005530 etching Methods 0.000 abstract description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 19
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 19
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 10
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 9
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 5
- 241000272161 Charadriiformes Species 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BQYJATMQXGBDHF-UHFFFAOYSA-N difenoconazole Chemical compound O1C(C)COC1(C=1C(=CC(OC=2C=CC(Cl)=CC=2)=CC=1)Cl)CN1N=CN=C1 BQYJATMQXGBDHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 3
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 101100535994 Caenorhabditis elegans tars-1 gene Proteins 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 2
- MFHHXXRRFHXQJZ-UHFFFAOYSA-N NONON Chemical compound NONON MFHHXXRRFHXQJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
本発明は、例えばNAND型またはNOR型フラッシュメモリ装置などの半導体記憶装置に好適する半導体装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device suitable for a semiconductor memory device such as a NAND type or NOR type flash memory device and a method for manufacturing the same.
半導体記憶装置の開発において、大容量化・低コストを達成するため素子の微細化が年々進められている。例えばNAND型フラッシュメモリ装置においても、ビット線やワード線といった各配線ピッチの微細化が進行している。各配線ピッチの微細化を行う場合に、ライン配線と同程度に微細化したコンタクトホールを高アスペクトで開口することは困難なため、ビット線コンタクト及びソース線コンタクトの配置を1つおきにビット線方向にずらした所謂チドリ配置が提案されている。このチドリ配置の一例を、特許文献1に示す。
In the development of semiconductor memory devices, miniaturization of elements has been promoted year by year in order to achieve large capacity and low cost. For example, in a NAND flash memory device, the wiring pitches such as bit lines and word lines have been miniaturized. When miniaturizing each wiring pitch, it is difficult to open a contact hole miniaturized to the same degree as the line wiring at a high aspect. Therefore, every other bit line contact and source line contact are arranged as bit lines. A so-called plover arrangement that is displaced in the direction has been proposed. An example of this plover arrangement is shown in
上記したビット線コンタクト及びソース線コンタクトをチドリ配置した構成において、更に微細化を実行しようとした場合、ソース線コンタクトに着目し、これをライン状の1本の溝パターンで構成することにより、ソース線コンタクトを設ける領域(選択ゲート間の領域)の幅を更に狭くする構成が提案されている。この溝パターンでソース線コンタクトを構成する半導体記憶装置の一例を、特許文献2に示す。
In the configuration in which the bit line contact and the source line contact are arranged in a staggered manner, when further miniaturization is to be performed, the source line contact is focused on, and the source line contact is configured by forming a linear groove pattern. A configuration has been proposed in which the width of a region where a line contact is provided (a region between select gates) is further narrowed. An example of a semiconductor memory device that constitutes a source line contact with this groove pattern is shown in
このような構成の半導体記憶装置を製造する場合において、ビット線コンタクトのホールパターンと、ソース線コンタクトの溝パターンを同時に開口する加工を行う際には、Reactive Ion Etching(以下、RIEと称する)法により加工する。RIE法の場合、一般的にホールパターンよりも溝パターンの方がエッチングレートが高くなる。このため、ビット線コンタクトのホールパターンと、ソース線コンタクトの溝パターンを同時に開口する場合、溝パターン(ソース線コンタクト)におけるエッチングレートが高くなり、溝パターンの深さが深くなる、即ち、シリコン基板の削れ量が増大する。このように、シリコン基板の削れ量が増大すると、この後に形成されるTi等のバリヤメタル成膜及びシリサイド化の際に、拡散層まで反応が近接しやすくなり、ジャンクションリークが発生するという問題点があった。
本発明は、ビット線コンタクトのホールパターンと、ソース線コンタクトの溝パターンを同時に開口する加工を行う際に、ソース線コンタクトの溝パターンにおける半導体基板の削れ量の増大を防止することができる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。 The present invention provides a semiconductor device capable of preventing an increase in the amount of chipping of a semiconductor substrate in a groove pattern of a source line contact when performing a process of simultaneously opening a hole pattern of a bit line contact and a groove pattern of a source line contact. And it aims at providing the manufacturing method.
本発明の半導体装置は、素子分離領域により区画形成された素子領域が所定方向に沿って複数形成された半導体基板と、前記半導体基板の上方に、それぞれ前記所定方向に直交する直交方向に延設して形成された第1および第2の選択ゲート線と、前記半導体基板の上方の前記第1および第2の選択ゲート線間に、それぞれ前記直交方向に延設して形成された複数のワード線と、前記素子領域と前記ワード線との間に形成された電荷蓄積層を有するメモリセルトランジスタと、前記素子領域と前記第1の選択ゲート線との間に形成された第1のゲート電極を有する第1の選択ゲートトランジスタと、前記素子領域と前記第2の選択ゲート線との間に形成された第2のゲート電極を有する第2の選択ゲートトランジスタと、前記半導体基板の上方に前記素子領域に対応して、前記所定方向に延設して形成された複数のビット線と、それぞれホールパターンからなり、前記素子領域に対応して前記直交方向に複数配設して形成され、前記第1の選択ゲートトランジスタを介して前記ビット線と前記メモリセルトランジスタとを接続するビット線コンタクトと、前記直交方向に延設された溝パターンからなり、前記第2の選択ゲートトランジスタを介して前記メモリセルトランジスタをソース線に接続するソース線コンタクトとを具備し、 前記ソース線コンタクトと前記第2のゲート電極との間には、前記第2のゲート電極に接触する第1のシリコン酸化膜と、前記ソース線コンタクトに接触する第2のシリコン酸化膜と、前記第1および第2のシリコン酸化膜の間に形成されたシリコン窒化膜が形成され、前記ビット線コンタクトと前記第1のゲート電極との間には、前記第1のゲート電極に接触して前記第1のシリコン酸化膜が形成され、前記ビット線コンタクトに接触して前記第2のシリコン酸化膜が形成され、さらに前記第1および第2のシリコン酸化膜が直接接触するよう形成されたところに特徴を有する。 The semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor substrate in which a plurality of element regions defined by element isolation regions are formed along a predetermined direction, and a plurality of element regions extending in a perpendicular direction perpendicular to the predetermined direction above the semiconductor substrate. A plurality of words formed extending in the orthogonal direction between the first and second select gate lines formed in this manner and the first and second select gate lines above the semiconductor substrate. A memory cell transistor having a charge storage layer formed between the element region and the word line, and a first gate electrode formed between the element region and the first select gate line A first select gate transistor having a second gate electrode formed between the element region and the second select gate line, and a top surface of the semiconductor substrate. A plurality of bit lines extending in the predetermined direction corresponding to the element region, and a hole pattern, and a plurality of bit lines being arranged in the orthogonal direction corresponding to the element region. A bit line contact connecting the bit line and the memory cell transistor via the first select gate transistor, and a groove pattern extending in the orthogonal direction, and passing through the second select gate transistor A source line contact for connecting the memory cell transistor to a source line, and a first silicon oxide contacted with the second gate electrode between the source line contact and the second gate electrode. A silicon film formed between the film, a second silicon oxide film in contact with the source line contact, and the first and second silicon oxide films A nitride film is formed, and between the bit line contact and the first gate electrode, the first silicon oxide film is formed in contact with the first gate electrode and in contact with the bit line contact. The second silicon oxide film is formed, and the first and second silicon oxide films are formed so as to be in direct contact with each other.
本発明によれば、ビット線コンタクトのホールパターンと、ソース線コンタクトの溝パターンを同時に開口する加工を行う際に、ソース線コンタクトの溝パターンにおける半導体基板の削れ量の増大を防止することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent an increase in the amount of chipping of the semiconductor substrate in the groove pattern of the source line contact when performing processing for simultaneously opening the hole pattern of the bit line contact and the groove pattern of the source line contact. .
以下、本発明をNAND型フラッシュメモリ装置に適用した場合の一実施形態について図1〜図14を参照しながら説明する。尚、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。 Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a NAND flash memory device will be described with reference to FIGS. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones.
まず、本実施形態のNAND型フラッシュメモリ装置の構成を説明する。
図1は、NAND型のフラッシュメモリ装置のメモリセル領域に形成されるメモリセルアレイの一部を示す等価回路図である。
First, the configuration of the NAND flash memory device of this embodiment will be described.
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram showing a part of a memory cell array formed in a memory cell region of a NAND flash memory device.
NAND型フラッシュメモリ装置のメモリセルアレイは、2個の選択ゲートトランジスタTrsと、当該選択ゲートトランジスタTrs間に対して直列接続された複数個(例えば32個)のメモリセルトランジスタTrmとからなるNANDセルユニットSUが行列状に形成されることにより構成されている。NANDセルユニットSU内において、複数個のメモリセルトランジスタTrmは隣接するもの同士でソース/ドレイン領域を共用して形成されている。 The memory cell array of the NAND flash memory device includes a NAND cell unit including two selection gate transistors Trs and a plurality (for example, 32) of memory cell transistors Trm connected in series between the selection gate transistors Trs. The SU is formed in a matrix. In the NAND cell unit SU, a plurality of memory cell transistors Trm are formed by sharing adjacent source / drain regions.
図1中X方向(ワード線方向、ゲート幅方向に相当)に配列されたメモリセルトランジスタTrmは、ワード線(コントロールゲート線)WLにより共通接続されている。また、図1中X方向に配列された選択ゲートトランジスタTrs1は選択ゲート線SGL1で共通接続され、選択ゲートトランジスタTrs2は選択ゲート線SGL2で共通接続されている。選択ゲートトランジスタTrs1のドレイン領域にはビット線コンタクトCBが接続されている。このビット線コンタクトCBは図1中X方向に直交するY方向(ゲート長方向、ビット線方向に相当)に延びるビット線BLに接続されている。また、選択ゲートトランジスタTrs2はソース領域を介して図1中X方向に延びるソース線SLに接続されている。 The memory cell transistors Trm arranged in the X direction (corresponding to the word line direction and the gate width direction) in FIG. 1 are commonly connected by a word line (control gate line) WL. Further, the selection gate transistors Trs1 arranged in the X direction in FIG. 1 are commonly connected by a selection gate line SGL1, and the selection gate transistors Trs2 are commonly connected by a selection gate line SGL2. A bit line contact CB is connected to the drain region of the select gate transistor Trs1. The bit line contact CB is connected to a bit line BL extending in the Y direction (corresponding to the gate length direction and the bit line direction) orthogonal to the X direction in FIG. The select gate transistor Trs2 is connected to a source line SL extending in the X direction in FIG. 1 through a source region.
図2はメモリセル領域の一部のレイアウトパターンを示す。この図2において、半導体基板としてのシリコン基板1に、素子分離領域としてのSTI(shallow trench isolation)2が図2中Y方向に沿って所定間隔で複数本形成され、これによって活性領域3が図2中X方向に分離形成されている。上記活性領域3と直交する図2中X方向に沿って所定間隔でメモリセルトランジスタのワード線WLが形成されている。この場合、ワード線WLと活性領域3は、格子状に形成されており、例えばワード線WL32本を一組とするNAND列を形成している。
FIG. 2 shows a layout pattern of a part of the memory cell region. In FIG. 2, a plurality of STIs (shallow trench isolation) 2 as element isolation regions are formed at predetermined intervals along the Y direction in FIG. 2 on a
また、NAND列の両端には、それぞれ一対の選択ゲートトランジスタの選択ゲート線SGL1、SGL2が形成されている。一対の選択ゲート線SGL1がドレイン側であり、一対の選択ゲート線SGL2がソース側である。一対の選択ゲート線SGL1間の活性領域3にはビット線コンタクトCBがそれぞれ形成されている。ビット線コンタクトCBは、ホール配置を1つおきにビット線方向にずらして2列に配置(即ち、隣接するもの同士でビット線方向に交互にずらして2列に配置)されており、これにより所謂チドリ配置される構成となっている。
In addition, selection gate lines SGL1 and SGL2 of a pair of selection gate transistors are formed at both ends of the NAND column, respectively. The pair of select gate lines SGL1 is on the drain side, and the pair of select gate lines SGL2 is on the source side. Bit line contacts CB are formed in the
また、一対の選択ゲート線SGL2間の活性領域3にはソース線コンタクトCSがそれぞれ形成されている。ソース線コンタクトCSは、ビット線コンタクトCBとは異なり、ライン状の1本の溝パターンから構成されたワード線方向に延びるライン状パターンである。
A source line contact CS is formed in the
また、上記構成の場合、NAND列をひとつおきにソース/ドレイン反転させて、ビット線コンタクトCBおよびソース線コンタクトCSを隣接NAND列間で共用し、繰り返し配置することにより、セルアレイを形成している。また、ワード線WLと交差する活性領域3上にはメモリセルトランジスタのゲート電極MGが形成され、選択ゲート線SGL1、2と交差する活性領域3上には選択ゲートトランジスタのゲート電極SGが形成されている。
In the case of the above configuration, the cell array is formed by inverting the source / drain every other NAND column, sharing the bit line contact CB and the source line contact CS between adjacent NAND columns, and repeatedly arranging them. . A gate electrode MG of the memory cell transistor is formed on the
次に、上記したNAND型フラッシュメモリ装置のゲート形成からビット線コンタクトCB及びソース線コンタクトCS形成までの製造工程について、図3ないし図14を参照して説明する(前後の工程の説明は省略する)。尚、図3ないし図14中の(a)は、ビット線コンタクトCBの周辺部分の断面図(図2中のA−A線に沿う断面図)であり、図3ないし図14中の(b)は、ソース線コンタクトCSの周辺部分の断面図(図2中のB−B線に沿う断面図)である。また、本実施形態では、ビット線コンタクトCBはチドリ配置されているため、A−A線に沿う断面では、ひとつおきにビット線コンタクトCBが明示されるが、ビット線方向に例えば100nmずらした位置に残りのビット線コンタクトCBが同様に存在する。 Next, a manufacturing process from the gate formation to the bit line contact CB and source line contact CS formation of the NAND flash memory device described above will be described with reference to FIGS. ). 3A to 14A are cross-sectional views of the peripheral portion of the bit line contact CB (a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2), and FIG. 3B to FIG. ) Is a cross-sectional view of the peripheral portion of the source line contact CS (cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 2). In the present embodiment, since the bit line contacts CB are arranged in a staggered manner, every other bit line contact CB is clearly shown in the cross section along the line AA, but is shifted by, for example, 100 nm in the bit line direction. The remaining bit line contacts CB are also present.
まず、図3に示すように、半導体基板としてのシリコン基板1上に、ゲート酸化膜5、フローティングゲート電極用のポリシリコン膜6、ONO膜やNONON膜等からなる電極間絶縁膜(インターポリ絶縁膜)7、コントロールゲート電極用のポリシリコン膜8、ゲート加工用のマスク材としてのシリコン窒化膜9を順次形成する。そして、フォトリソグラフィ法およびRIE法を用いてゲート電極MG、SGのパターンニングを行なう(図3はゲート電極加工後の状態を示す)。
First, as shown in FIG. 3, an interelectrode insulating film (interpoly insulating film) made of a
続いて、図4に示すように、LP−CVD法により例えば5nm程度のシリコン酸化膜10を形成する(図4はサイドウオール形成後の状態を示す)。その後、図5に示すように、LP−CVD法によりLDD形成のためのシリコン酸化膜11を約50nm成膜し、RIE法によりスペーサ状に加工する(図5はLDDスペーサ加工後の状態を示す)。
Subsequently, as shown in FIG. 4, a
次に、図6に示すように、LP−CVD法により、シリコン酸化膜12、及び、コンタクト加工のストッパ材、即ち、RIEのバリヤ膜としての例えばシリコン窒化膜13を例えば20nm程度成膜する(図6はライナーシリコン窒化膜(シリコン窒化膜13)成膜後の状態を示す)。続いて、図7に示すように、レジスト14を形成する。そして、図8に示すように、リソグラフィ技術により、ドレイン部、即ち、ビット線コンタクトCBを形成するための凹部15に対応するように開口する開口部14aをレジスト14に形成する(図8(a))。この場合、上記開口部14aは、シリコン基板4の表面におけるビット線コンタクトCBを囲む選択ゲートトランジスタのゲート電極SG間の部位に対応している。そして、ソース部、即ち、ソース線コンタクトCSを形成するための凹部16は、レジスト14でカバーされている(図8(b))。この後、図8(a)に示すように、RIE技術により、ドレイン部、即ち、ビット線コンタクトCB形成用の凹部15内の底面及び側面と、ゲート電極SGの上面のうちの凹部15寄りの部分とに形成されているシリコン窒化膜13を除去する。
Next, as shown in FIG. 6, for example, a
続いて、図9に示すように、レジスト14を除去した後、例えばHDP膜からなる第1層間絶縁膜17を形成し、凹部15、16内、即ち、ゲート電極間を埋め込み、その後、CMP法によりシリコン窒化膜13をストッパとして平坦化処理を行う(図9は第1層間絶縁膜を形成した後、平坦化処理後の状態を示す)。
Subsequently, as shown in FIG. 9, after removing the resist 14, a first
この後、図10に示すように、コントロールゲート電極用のポリシリコン膜8上のシリコン窒化膜9、シリコン酸化膜12及びシリコン窒化膜13をRIE法によりエッチバックする(図10はマスクのシリコン窒化膜(シリコン窒化膜9)のエッチバック後の状態を示す)。続いて、図11に示すように、スパッタ法により約30nmのCo膜をスパッタし、RTA処理によりシリサイド化を行うことにより、コバルトシリサイド膜18を形成する。この後、未反応Co膜については、硫酸を含む薬液処理により剥離する(図11はコバルトシリサイド膜形成後の状態を示す)。
Thereafter, as shown in FIG. 10, the
次に、図12に示すように、プラズマCVD法により第2層間絶縁膜としてシリコン酸化膜19を例えば400nm程度成膜する。この後、図13に示すように、リソグラフィ技術により2種類のコンタクトパターン、即ち、ビット線コンタクトCB用のホールパターン(ドレイン部)とソース線コンタクトCS用の溝パターン(ソース部)を形成し、RIE法により第1及び第2層間絶縁膜17、19を加工する。これにより、ビット線コンタクトCB用のホール20(図13(a)参照)と、ソース線コンタクトCS用のライン状の溝21(図13(b)参照)が形成される。尚、この後は、図示しないが、ホール20、溝21内に導体を埋め込んでビット線コンタクトプラグ及びワード線コンタクトプラグを形成する。そして、Tiなどのバリヤメタル成膜及びシリサイド化などを行った後、上層への多層配線プロセスへ続く構成となっている。
Next, as shown in FIG. 12, a
上記構成の場合、ビット線コンタクトCB用のホール20は、図14(a)に示すように、第1及び第2層間絶縁膜17、19、シリコン酸化膜12を貫通し、シリコン基板1の表面を少し掘る程度まで形成されている。尚、シリコン基板1の表面には、イオン注入により不純物拡散領域1aが形成されると共に高濃度の不純物拡散領域1bが形成されており、LDD構造を構成している。この不純物拡散領域1a、1bがドレイン領域となっている。上記不純物拡散領域1bの深さ寸法dは、例えば約40nm程度に構成されている。即ち、ジャンクション(接合)は、シリコン基板1の表面から約40nm程度の深さに設けられている。
In the case of the above configuration, the
また、ソース線コンタクトCS用のライン状の溝21は、図14(b)に示すように、第1及び第2層間絶縁膜17、19、シリコン窒化膜13,シリコン酸化膜12を貫通し、シリコン基板4の表面を少し掘る程度(ビット線コンタクトCB用のホール20の深さよりも少し深い程度)まで形成されている。尚、シリコン基板1の表面には、イオン注入により不純物拡散領域1aが形成されると共に高濃度の不純物拡散領域1bが形成されており、LDD構造を構成している。この不純物拡散領域1a、1bがソース領域となっている。上記不純物拡散領域1bの深さ寸法dは、例えば40nm程度に構成されている。即ち、ジャンクション(接合)は、シリコン基板1の表面から約40nm程度の深さに設けられている。
Further, as shown in FIG. 14B, the line-shaped
ここで、ビット線コンタクトCB用のホール20とソース線コンタクトCS用のライン状の溝21をRIE法により同時に加工する場合、溝21の方がホール20よりもエッチングレートが高くなるため、従来構成においては、溝21の方がホール20よりもシリコン基板1の削り量が多くなる。これに対して、本実施形態においては、ビット線コンタクトCB用の凹部15の底面からシリコン窒化膜13を除去したので、このシリコン窒化膜13をエッチングする時間が不要になることから、ホール20全体のエッチングに要する時間を短縮することができる。これにより、溝21のエッチング時間も同じように短縮されるので、溝21の方のシリコン基板1の削り量が従来構成に比べて大幅に少なくなる。この結果、ジャンクションリークの発生を抑制することができる。
Here, when the
ちなみに、従来構成では、ビット線コンタクトCB用の凹部15の底面にシリコン窒化膜13が成膜されているので、ホール20を開口するために、上記シリコン窒化膜13をエッチオフする必要がある。この場合、加工ステップとして、層間絶縁膜を加工する第1のステップ(対シリコン窒化膜選択比高め)と、シリコン窒化膜13を加工する第2のステップ(対シリコン選択比取れない)があるが、上記従来構成の場合には、ソース線コンタクトCS用の溝21を加工する際に、第1のステップにてシリコン窒化膜13のつき抜け現象(ビット線コンタクトCBのホール20とのエッチングレートの違いにより)が発生し、第2のステップと相まってシリコン基板1の削れ量がかなり多かった。このようにシリコン基板1の削れ量が多くなることの弊害としては、この後に形成されるTiなどのバリヤメタル成膜及びシリサイド化の際に、不純物拡散層まで反応が近接しやすくなり、ジャンクションリークが発生することがあった。これに対して、本実施形態によれば、上述したようにジャンクションリークの発生を抑制することができる。
Incidentally, in the conventional configuration, since the
(他の実施形態)
本発明は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified or expanded as follows.
上記実施形態では、図6に示す工程において、シリコン酸化膜12の上にバリア膜としてシリコン窒化膜13を形成したが、シリコン酸化膜12との加工選択性がある膜であれば良く、例えばポリシリコン膜を形成しても良い。また、上記実施形態では、ビット線コンタクトCBをチドリ配置するように構成したが、隣接するビット線コンタクトCBをずらさずに一列に並べて配置するように構成しても良い。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態では、本発明をNAND型フラッシュメモリ装置に適用したが、他の半導体記憶装置、例えばNOR型フラッシュメモリ装置に適用しても良い。 In the above embodiment, the present invention is applied to the NAND flash memory device. However, the present invention may be applied to other semiconductor memory devices such as a NOR flash memory device.
図面中、1はシリコン基板(半導体基板)、2はSTI、3は活性領域、5はゲート酸化膜、6はフローティングゲート電極用のポリシリコン膜、7は電極間絶縁膜、8はコントロールゲート電極用のポリシリコン膜、9はシリコン窒化膜、10はシリコン酸化膜、11はシリコン酸化膜、12はシリコン酸化膜、13はシリコン窒化膜(バリヤ膜)、15、16は凹部、17は第1層間絶縁膜、18はコバルトシリサイド膜、19はシリコン酸化膜、20はホール、21は溝である。 In the drawings, 1 is a silicon substrate (semiconductor substrate), 2 is STI, 3 is an active region, 5 is a gate oxide film, 6 is a polysilicon film for a floating gate electrode, 7 is an interelectrode insulating film, and 8 is a control gate electrode. Polysilicon film, 9 is a silicon nitride film, 10 is a silicon oxide film, 11 is a silicon oxide film, 12 is a silicon oxide film, 13 is a silicon nitride film (barrier film), 15 and 16 are recesses, and 17 is a first film. An interlayer insulating film, 18 is a cobalt silicide film, 19 is a silicon oxide film, 20 is a hole, and 21 is a groove.
Claims (4)
前記半導体基板の上方に、それぞれ前記所定方向に直交する直交方向に延設して形成された第1および第2の選択ゲート線と、
前記半導体基板の上方の前記第1および第2の選択ゲート線間に、それぞれ前記直交方向に延設して形成された複数のワード線と、
前記素子領域と前記ワード線との間に形成された電荷蓄積層を有するメモリセルトランジスタと、
前記素子領域と前記第1の選択ゲート線との間に形成された第1のゲート電極を有する第1の選択ゲートトランジスタと、
前記素子領域と前記第2の選択ゲート線との間に形成された第2のゲート電極を有する第2の選択ゲートトランジスタと、
前記半導体基板の上方に前記素子領域に対応して、前記所定方向に延設して形成された複数のビット線と、
それぞれホールパターンからなり、前記素子領域に対応して前記直交方向に複数配設して形成され、前記第1の選択ゲートトランジスタを介して前記ビット線と前記メモリセルトランジスタとを接続するビット線コンタクトと、
前記直交方向に延設された溝パターンからなり、前記第2の選択ゲートトランジスタを介して前記メモリセルトランジスタをソース線に接続するソース線コンタクトとを具備し、
前記ソース線コンタクトと前記第2のゲート電極との間には、前記第2のゲート電極に接触する第1のシリコン酸化膜と、前記ソース線コンタクトに接触する第2のシリコン酸化膜と、前記第1および第2のシリコン酸化膜の間に形成されたシリコン窒化膜が形成され、
前記ビット線コンタクトと前記第1のゲート電極との間には、前記第1のゲート電極に接触して前記第1のシリコン酸化膜が形成され、前記ビット線コンタクトに接触して前記第2のシリコン酸化膜が形成され、さらに前記第1および第2のシリコン酸化膜が直接接触するよう形成されたことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor substrate in which a plurality of element regions partitioned by element isolation regions are formed along a predetermined direction;
A first selection gate line and a second selection gate line formed on the semiconductor substrate so as to extend in orthogonal directions orthogonal to the predetermined direction;
A plurality of word lines formed to extend in the orthogonal direction between the first and second selection gate lines above the semiconductor substrate;
A memory cell transistor having a charge storage layer formed between the element region and the word line;
A first select gate transistor having a first gate electrode formed between the element region and the first select gate line;
A second select gate transistor having a second gate electrode formed between the element region and the second select gate line;
A plurality of bit lines formed to extend in the predetermined direction above the semiconductor substrate in correspondence with the element region;
Each bit line contact is formed of a hole pattern, and is formed by being arranged in plural in the orthogonal direction corresponding to the element region, and connects the bit line and the memory cell transistor via the first selection gate transistor. When,
Comprising a groove pattern extending in the orthogonal direction, and comprising a source line contact for connecting the memory cell transistor to a source line via the second select gate transistor,
Between the source line contact and the second gate electrode, a first silicon oxide film in contact with the second gate electrode, a second silicon oxide film in contact with the source line contact, A silicon nitride film formed between the first and second silicon oxide films is formed;
Between the bit line contact and the first gate electrode, the first silicon oxide film is formed in contact with the first gate electrode and in contact with the bit line contact. A semiconductor device, wherein a silicon oxide film is formed and the first and second silicon oxide films are in direct contact with each other.
前記半導体基板の活性領域上に、ゲート酸化膜とフローティングゲート電極と電極間絶縁膜とコントロールゲート電極を積層してなるゲート電極を形成する工程と、
前記半導体基板上にシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記シリコン酸化膜上にシリコン窒化膜を形成する工程と、
前記シリコン窒化膜における前記ビット線コンタクトを囲む選択ゲートトランジスタのゲート電極間の部分を除去する工程と、
前記半導体基板上に第1層間絶縁膜を形成し、平坦化処理を行う工程と
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A memory cell array in which memory cells are arranged in a matrix on a semiconductor substrate, bit line contacts made of hole patterns in each memory cell are arranged in a word line direction, and source line contacts in each memory cell are arranged in a word line direction. In the method of manufacturing a semiconductor device configured from an extending groove pattern,
Forming a gate electrode on the active region of the semiconductor substrate by stacking a gate oxide film, a floating gate electrode, an interelectrode insulating film, and a control gate electrode;
Forming a silicon oxide film on the semiconductor substrate;
Forming a silicon nitride film on the silicon oxide film;
Removing a portion between the gate electrodes of the select gate transistor surrounding the bit line contact in the silicon nitride film;
Forming a first interlayer insulating film on the semiconductor substrate, and performing a planarization process.
前記レジストにおける前記ビット線コンタクトを囲む選択ゲートトランジスタのゲート電極間の部分に開口部をリソグラフィ技術により形成する工程と、
前記レジストをマスクとしてReactive Ion Etching法により前記シリコン窒化膜を除去する工程とを備えたことを特徴とする請求項3記載の半導体装置の製造方法。 Removing the portion of the silicon nitride film comprises forming a resist on the silicon nitride film;
Forming an opening by a lithography technique in a portion between the gate electrodes of the select gate transistor surrounding the bit line contact in the resist;
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, further comprising a step of removing the silicon nitride film by a reactive ion etching method using the resist as a mask.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008136567A JP2009283826A (en) | 2008-05-26 | 2008-05-26 | Semiconductor device and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008136567A JP2009283826A (en) | 2008-05-26 | 2008-05-26 | Semiconductor device and its manufacturing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009283826A true JP2009283826A (en) | 2009-12-03 |
Family
ID=41453943
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008136567A Pending JP2009283826A (en) | 2008-05-26 | 2008-05-26 | Semiconductor device and its manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009283826A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104425573A (en) * | 2013-09-11 | 2015-03-18 | 株式会社东芝 | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
KR20200049501A (en) * | 2018-10-26 | 2020-05-08 | 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 | Source/drain feature to contact interfaces |
-
2008
- 2008-05-26 JP JP2008136567A patent/JP2009283826A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104425573A (en) * | 2013-09-11 | 2015-03-18 | 株式会社东芝 | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
JP2015056478A (en) * | 2013-09-11 | 2015-03-23 | 株式会社東芝 | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device |
KR20200049501A (en) * | 2018-10-26 | 2020-05-08 | 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 | Source/drain feature to contact interfaces |
US10937876B2 (en) | 2018-10-26 | 2021-03-02 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Source/drain feature to contact interfaces |
KR102270967B1 (en) * | 2018-10-26 | 2021-07-02 | 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 | Source/drain feature to contact interfaces |
US12051730B2 (en) | 2018-10-26 | 2024-07-30 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Source/drain feature to contact interfaces |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100849852B1 (en) | Nonvolatile semiconductor integrated circuit device and fabrication method thereof | |
US20130147006A1 (en) | Semiconductor memory device and method of fabricating the same | |
JP2008078298A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP2009010011A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
JP2009026802A (en) | Manufacturing method of semiconductor device, and semiconductor device | |
JP2008283045A (en) | Method of manufacturing semiconductor device, and the semiconductor device | |
JP2010087160A (en) | Method of manufacturing nonvolatile semiconductor storage, and nonvolatile semiconductor storage | |
JP2006303009A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
JP2010080853A (en) | Nonvolatile semiconductor storage device, and method for manufacturing the same | |
JP4886801B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP2010040753A (en) | Method of manufacturing nonvolatile semiconductor storage device | |
JP5330440B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
US7535036B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JP2009049235A (en) | Semiconductor apparatus and method of manufacturing the same | |
JP5268979B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device. | |
JP2010087159A (en) | Nonvolatile semiconductor storage and method of manufacturing the same | |
JP2010040538A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
JP2008140888A (en) | Manufacturing method of nonvolatile semiconductor memory | |
JP2007200992A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
US20080099821A1 (en) | Flash memory device and method of manufacturing the same | |
JP2009283826A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
JP2010021496A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JP2005166822A (en) | Semiconductor device including non-volatile memory and manufacturing method thereof | |
JP2008192891A (en) | Semiconductor device and manufacturing method therefor | |
JP2008098240A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method |