JP2009283826A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

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Koichi Matsuno
光一 松野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress increase in the etching amount, in a trench pattern, of a semiconductor substrate when simultaneously forming a hole pattern for bit line contacts and a trench pattern for a source line contact. <P>SOLUTION: A semiconductor device includes an array of memory cells provided on a semiconductor substrate 1. In each memory cell, bit line contacts formed of a hole pattern are arranged in a word line direction, and a source line contact is composed of a trench pattern extending in the word line direction. In a portion between gate electrodes of a select gate transistor surrounding the source line contact on the surface of the semiconductor substrate 1, a laminate of a silicon oxide film 12 and a barrier film 13 for reactive ion etching (RIE) is provided. In a portion between gate electrodes of a select gate transistor surrounding each bit line contact on the surface of the semiconductor substrate 1, only a silicon oxide film 12 includes no barrier film laminated. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

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 Patent Document 1.

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 Patent Document 2.

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。
特開2005−354003号公報 特開2006−303009号公報
In manufacturing a semiconductor memory device having such a configuration, when performing processing to simultaneously open a hole pattern of a bit line contact and a groove pattern of a source line contact, a reactive ion etching (hereinafter referred to as RIE) method is used. To process. In the case of the RIE method, the etching rate is generally higher in the groove pattern than in the hole pattern. For this reason, when the hole pattern of the bit line contact and the groove pattern of the source line contact are opened simultaneously, the etching rate in the groove pattern (source line contact) increases, and the depth of the groove pattern increases, that is, the silicon substrate The amount of shaving increases. As described above, when the amount of chipping of the silicon substrate is increased, the reaction tends to approach to the diffusion layer when forming a barrier metal such as Ti and silicidation to be formed later, and junction leakage occurs. there were.
JP 2005-354003 A JP 2006-303009 A

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 silicon substrate 1 as a semiconductor substrate. 2 are separated in the X direction. Word lines WL of memory cell transistors are formed at predetermined intervals along the X direction in FIG. 2 orthogonal to the active region 3. In this case, the word lines WL and the active regions 3 are formed in a lattice shape, and form, for example, a NAND string including 32 word lines WL as a set.

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 active region 3 between the pair of selection gate lines SGL1. The bit line contacts CB are arranged in two columns by shifting every other hole arrangement in the bit line direction (that is, adjacent ones are alternately shifted in the bit line direction and arranged in two columns). This is a so-called plover arrangement.

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 active region 3 between the pair of selection gate lines SGL2. Unlike the bit line contact CB, the source line contact CS is a linear pattern extending in the word line direction, which is configured by a single linear groove pattern.

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 active region 3 intersecting with the word line WL, and a gate electrode SG of the selection gate transistor is formed on the active region 3 intersecting with the selection gate lines SGL1 and SGL2. ing.

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 gate oxide film 5, a floating gate electrode polysilicon film 6, an ONO film, a NONON film, or the like is formed on a silicon substrate 1 as a semiconductor substrate. Film) 7, polysilicon film 8 for control gate electrode, and silicon nitride film 9 as a mask material for gate processing are sequentially formed. Then, the gate electrodes MG and SG are patterned by using the photolithography method and the RIE method (FIG. 3 shows a state after the gate electrode processing).

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 silicon oxide film 10 of, eg, about 5 nm is formed by LP-CVD (FIG. 4 shows a state after the sidewall is formed). Thereafter, as shown in FIG. 5, a silicon oxide film 11 for forming LDD is formed to a thickness of about 50 nm by LP-CVD and processed into a spacer by RIE (FIG. 5 shows a state after processing of LDD spacer. ).

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 silicon oxide film 12 and a contact processing stopper material, that is, a silicon nitride film 13 as an RIE barrier film, for example, about 20 nm are formed by LP-CVD. FIG. 6 shows a state after the liner silicon nitride film (silicon nitride film 13) is formed. Subsequently, a resist 14 is formed as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 8, an opening 14a is formed in the resist 14 so as to correspond to the concave portion 15 for forming the drain portion, that is, the bit line contact CB, by lithography (FIG. 8A). )). In this case, the opening 14 a corresponds to a portion between the gate electrodes SG of the selection gate transistor surrounding the bit line contact CB on the surface of the silicon substrate 4. The source portion, that is, the concave portion 16 for forming the source line contact CS is covered with a resist 14 (FIG. 8B). Thereafter, as shown in FIG. 8A, the drain portion, that is, the bottom surface and the side surface in the recess 15 for forming the bit line contact CB, and the recess near the recess 15 in the upper surface of the gate electrode SG are formed by the RIE technique. The silicon nitride film 13 formed on the portion is removed.

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 interlayer insulating film 17 made of, for example, an HDP film is formed, and the recesses 15 and 16, that is, between the gate electrodes are buried. Then, planarization is performed using the silicon nitride film 13 as a stopper (FIG. 9 shows a state after the first interlayer insulating film is formed and then planarized).

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 silicon nitride film 9, the silicon oxide film 12 and the silicon nitride film 13 on the polysilicon film 8 for the control gate electrode are etched back by the RIE method (FIG. 10 shows the silicon nitride film of the mask). The state after the etch back of the film (silicon nitride film 9) is shown). Subsequently, as shown in FIG. 11, a Co film having a thickness of about 30 nm is sputtered by sputtering, and silicided by RTA treatment to form a cobalt silicide film 18. Thereafter, the unreacted Co film is peeled off by chemical treatment containing sulfuric acid (FIG. 11 shows a state after the formation of the cobalt silicide film).

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 silicon oxide film 19 is formed to a thickness of, for example, about 400 nm as a second interlayer insulating film by plasma CVD. Thereafter, as shown in FIG. 13, two types of contact patterns are formed by a lithography technique, that is, a hole pattern (drain portion) for the bit line contact CB and a groove pattern (source portion) for the source line contact CS, The first and second interlayer insulating films 17 and 19 are processed by the RIE method. As a result, a hole 20 for the bit line contact CB (see FIG. 13A) and a line-shaped groove 21 for the source line contact CS (see FIG. 13B) are formed. Thereafter, although not shown, a conductor is buried in the hole 20 and the groove 21 to form a bit line contact plug and a word line contact plug. Then, after a barrier metal film such as Ti is formed and silicidized, the process continues to the multilayer wiring process to the upper layer.

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 hole 20 for the bit line contact CB penetrates the first and second interlayer insulating films 17 and 19 and the silicon oxide film 12 as shown in FIG. It is formed to the extent of digging a little. An impurity diffusion region 1a is formed on the surface of the silicon substrate 1 by ion implantation, and a high-concentration impurity diffusion region 1b is formed to constitute an LDD structure. The impurity diffusion regions 1a and 1b are drain regions. The depth dimension d of the impurity diffusion region 1b is, for example, about 40 nm. That is, the junction (bonding) is provided at a depth of about 40 nm from the surface of the silicon substrate 1.

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 groove 21 for the source line contact CS penetrates the first and second interlayer insulating films 17 and 19, the silicon nitride film 13, and the silicon oxide film 12, The silicon substrate 4 is formed to the extent that the surface of the silicon substrate 4 is dug a little (a little deeper than the depth of the hole 20 for the bit line contact CB). An impurity diffusion region 1a is formed on the surface of the silicon substrate 1 by ion implantation, and a high-concentration impurity diffusion region 1b is formed to constitute an LDD structure. The impurity diffusion regions 1a and 1b are source regions. The depth dimension d of the impurity diffusion region 1b is, for example, about 40 nm. That is, the junction (bonding) is provided at a depth of about 40 nm from the surface of the silicon substrate 1.

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 hole 20 for the bit line contact CB and the line-shaped groove 21 for the source line contact CS are processed simultaneously by the RIE method, the etching rate of the groove 21 is higher than that of the hole 20, and thus the conventional configuration. In this case, the amount of shaving of the silicon substrate 1 is larger in the groove 21 than in the hole 20. On the other hand, in this embodiment, since the silicon nitride film 13 is removed from the bottom surface of the recess 15 for the bit line contact CB, the time for etching the silicon nitride film 13 is not required, so the entire hole 20 The time required for the etching can be shortened. As a result, the etching time of the groove 21 is shortened in the same manner, so that the amount of shaving of the silicon substrate 1 in the direction of the groove 21 is significantly reduced compared to the conventional configuration. As a result, the occurrence of junction leak can be suppressed.

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 silicon nitride film 13 is formed on the bottom surface of the recess 15 for the bit line contact CB, it is necessary to etch off the silicon nitride film 13 in order to open the hole 20. In this case, as the processing steps, there are a first step for processing the interlayer insulating film (higher selection ratio with respect to silicon nitride film) and a second step for processing the silicon nitride film 13 (not possible with respect to silicon selection ratio). In the case of the above-described conventional configuration, when the groove 21 for the source line contact CS is processed, the silicon nitride film 13 is slipped out in the first step (the etching rate with the hole 20 of the bit line contact CB). Due to the difference, the amount of scraping of the silicon substrate 1 was considerably large in combination with the second step. As described above, the adverse effect of increasing the amount of chipping of the silicon substrate 1 is that when the barrier metal film such as Ti formed later and the silicidation are formed, the reaction becomes close to the impurity diffusion layer and junction leakage is caused. It sometimes occurred. On the other hand, according to the present embodiment, the occurrence of junction leak can be suppressed as described above.

(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 silicon nitride film 13 is formed as a barrier film on the silicon oxide film 12 in the step shown in FIG. 6, but any film having processing selectivity with the silicon oxide film 12 may be used. A silicon film may be formed. In the above embodiment, the bit line contacts CB are arranged in a staggered manner, but the adjacent bit line contacts CB may be arranged in a line without shifting.

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.

本発明の一実施形態を示すNAND型のフラッシュメモリ装置のメモリセルアレイの一部を示す等価回路図1 is an equivalent circuit diagram showing a part of a memory cell array of a NAND flash memory device according to an embodiment of the present invention; メモリセル領域の一部のレイアウトパターンを示す模式的な平面図Schematic plan view showing a partial layout pattern of the memory cell region 製造工程の一段階における模式的な縦断面図(その1)Schematic longitudinal section at one stage of the manufacturing process (Part 1) 製造工程の一段階における模式的な縦断面図(その2)Schematic longitudinal section at one stage of the manufacturing process (2) 製造工程の一段階における模式的な縦断面図(その3)Schematic longitudinal section at one stage of the manufacturing process (Part 3) 製造工程の一段階における模式的な縦断面図(その4)Schematic longitudinal section at one stage of the manufacturing process (Part 4) 製造工程の一段階における模式的な縦断面図(その5)Schematic longitudinal section at one stage of the manufacturing process (Part 5) 製造工程の一段階における模式的な縦断面図(その6)Schematic longitudinal section at one stage of the manufacturing process (Part 6) 製造工程の一段階における模式的な縦断面図(その7)Schematic longitudinal section at one stage of the manufacturing process (Part 7) 製造工程の一段階における模式的な縦断面図(その8)Schematic longitudinal section at one stage of the manufacturing process (Part 8) 製造工程の一段階における模式的な縦断面図(その9)Schematic longitudinal section at one stage of the manufacturing process (No. 9) 製造工程の一段階における模式的な縦断面図(その10)Schematic longitudinal section at one stage of the manufacturing process (No. 10) 製造工程の一段階における模式的な縦断面図(その11)Schematic longitudinal section at one stage of the manufacturing process (Part 11) 製造工程の一段階における模式的な拡大縦断面図Schematic enlarged vertical sectional view at one stage of the manufacturing process

符号の説明Explanation of symbols

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)

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.
前記ビット線コンタクトは、1つおきにビット線方向にずらして2列に配置するように構成したことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein every other bit line contact is shifted in the bit line direction and arranged in two columns. 半導体基板上にメモリセルを行列状に配置したメモリセルアレイを備え、前記各メモリセルにおけるホールパターンからなるビット線コンタクトをワード線方向に配列し、前記各メモリセルにおけるソース線コンタクトをワード線方向に延びる溝パターンから構成するようにした半導体装置の製造方法において、
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.
前記シリコン窒化膜の前記部分を除去する工程は、前記シリコン窒化膜上にレジストを形成する工程と、
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.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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