JP2010118596A - Nonvolatile semiconductor storage device and method of manufacturing same - Google Patents
Nonvolatile semiconductor storage device and method of manufacturing same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010118596A JP2010118596A JP2008292027A JP2008292027A JP2010118596A JP 2010118596 A JP2010118596 A JP 2010118596A JP 2008292027 A JP2008292027 A JP 2008292027A JP 2008292027 A JP2008292027 A JP 2008292027A JP 2010118596 A JP2010118596 A JP 2010118596A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gate
- film
- insulating film
- shield electrode
- polycrystalline silicon
- 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
Images
Landscapes
- Non-Volatile Memory (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
Description
本発明は、不揮発性半導体記憶装置に係り、特に、浮遊ゲートと制御ゲートとの積層構造を有するメモリセルトランジスタを具備した不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device, and more particularly to a nonvolatile semiconductor memory device including a memory cell transistor having a stacked structure of a floating gate and a control gate, and a method of manufacturing the same.
不揮発性半導体記憶装置であるフラッシュメモリでは、メモリセルトランジスタの微細化に従って隣接メモリセルトランジスタの浮遊ゲート間の容量結合が増大する。このため、隣接メモリセルトランジスタの浮遊ゲートの電位変動の影響を受けて、読み出すべきメモリセルトランジスタのしきい値が変動してしまうこと(以下、近接効果)が知られている。すなわち、隣接メモリセルトランジスタの浮遊ゲートの書き込みまたは消去状態に応じて、読み出すべきメモリセルトランジスタのしきい値が、(隣接するメモリセルトランジスタの書き込み状態の変化)と(隣接メモリセルトランジスタの浮遊ゲート間の容量結合比)の積の関数として変動するという問題が顕在化する。 In a flash memory which is a nonvolatile semiconductor memory device, capacitive coupling between floating gates of adjacent memory cell transistors increases as the memory cell transistor becomes finer. For this reason, it is known that the threshold value of the memory cell transistor to be read fluctuates (hereinafter referred to as proximity effect) under the influence of the potential fluctuation of the floating gate of the adjacent memory cell transistor. That is, according to the writing or erasing state of the floating gate of the adjacent memory cell transistor, the threshold of the memory cell transistor to be read is (change in the writing state of the adjacent memory cell transistor) and (floating gate of the adjacent memory cell transistor) The problem of fluctuating as a function of the product of the capacitance coupling ratio) becomes apparent.
この問題に対しては、隣接するゲート電極の浮遊ゲート間の容量結合を低減するために、ゲート電極に沿ってゲート電極間にシールド電極を配置した不揮発性半導体記憶装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 In order to reduce this problem, a nonvolatile semiconductor memory device has been proposed in which a shield electrode is disposed between gate electrodes along the gate electrode in order to reduce capacitive coupling between floating gates of adjacent gate electrodes (for example, , See Patent Document 1).
しかし、前述の特許文献1に記載されているメモリセルトランジスタにおいては、シールド電極が多結晶シリコンで形成されている。微細化を考えた場合、ゲート電極間のピッチは狭くなり、そこに細い多結晶シリコンが埋め込まれる。多結晶シリコンをシールド電極として使用するためには、多結晶シリコン中に例えば高濃度のB(Boron)をドーピングしてp型半導体化する必要がある。しかし、多結晶シリコンがある幅以上に細くなると多結晶シリコンと隣接する物質、例えば二酸化シリコン膜にBが吸われてしまい、多結晶シリコン中のB濃度が低下する。その結果、シールド電極の多結晶シリコンが周囲のゲート電極の電位状態によって容易に空乏化し、シールド電極の電位が保持できなくなるためにシールド電極として機能しなくなるという問題点がある。
本発明は、上記のような問題点に鑑み、シールド電極の電位を安定的に保持し、シールド電極によって近接効果を軽減することが可能な不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法を提供することを目的としている。 In view of the above-described problems, the present invention provides a nonvolatile semiconductor memory device capable of stably holding the potential of the shield electrode and reducing the proximity effect by the shield electrode, and a method for manufacturing the same. It is aimed.
上記目的を達成するために、本発明の一態様の不揮発性半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板上にゲート絶縁膜を介して形成された浮遊ゲートと前記浮遊ゲート上にゲート間絶縁膜を介して積層された制御ゲートとを有し、互いに隣接して配置された複数のゲート電極と、各ゲート電極のそれぞれの側壁に設けられたゲート側壁絶縁膜と、隣接する前記ゲート電極間に、前記ゲート側壁絶縁膜を介して配置され、少なくとも一部が金属とシリコンからなるシリサイド層で構成されるシールド電極と、を有することを特徴としている。 In order to achieve the above object, a nonvolatile semiconductor device of one embodiment of the present invention includes a semiconductor substrate, a floating gate formed over the semiconductor substrate with a gate insulating film interposed therebetween, and an inter-gate insulating film over the floating gate A plurality of gate electrodes arranged adjacent to each other, a gate sidewall insulating film provided on each sidewall of each gate electrode, and between the adjacent gate electrodes And a shield electrode which is disposed through the gate side wall insulating film and which is at least partially composed of a silicide layer made of metal and silicon.
また、本発明の他の態様の不揮発性半導体装置の製造方法は、半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上に導電膜を形成し、前記導電膜上にゲート間絶縁膜を介して多結晶シリコン膜を積層形成した後、前記導電膜、前記ゲート間絶縁膜、および多結晶シリコン膜をパターニングして、前記導電膜の浮遊ゲートと多結晶シリコンの制御ゲートとを有し、かつ互いに隣接して配置されたゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極の側壁にゲート側壁絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート側壁絶縁膜上に多結晶シリコン膜からなるシールド電極を形成する工程と、前記制御ゲートの多結晶シリコン膜と前記シールド電極の多結晶シリコン膜とを同時にシリサイド化する工程と、を有することを特徴としている。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor device, comprising: forming a gate insulating film on a semiconductor substrate; forming a conductive film on the gate insulating film; After a polycrystalline silicon film is stacked via an insulating film, the conductive film, the inter-gate insulating film, and the polycrystalline silicon film are patterned to form a floating gate of the conductive film and a control gate of polycrystalline silicon. Forming a gate electrode disposed adjacent to each other, forming a gate sidewall insulating film on a sidewall of the gate electrode, and a shield electrode made of a polycrystalline silicon film on the gate sidewall insulating film And a step of siliciding the polycrystalline silicon film of the control gate and the polycrystalline silicon film of the shield electrode at the same time.
本発明によれば、シールド電極の電位を安定的に保持し、シールド電極によって近接効果を軽減することが可能な不揮発性半導体記憶装置およ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 non-volatile semiconductor memory device which can hold | maintain the electric potential of a shield electrode stably and can reduce a proximity effect by a shield electrode, and its manufacturing method can be provided.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の実施形態は、本発明をNAND型フラッシュメモリに適用したものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the present invention is applied to a NAND flash memory.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係るNAND型フラッシュメモリのメモリセルアレイ部の平面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a plan view of a memory cell array portion of a NAND flash memory according to the first embodiment of the present invention.
図1に示すように、p型半導体基板1の主面に複数の素子領域2が設けられている。これらの素子領域2は、それぞれ所定方向、すなわちX軸方向に沿って帯状に形成され、互いに離間して配置されている。
As shown in FIG. 1, a plurality of
これらの素子領域2は、素子分離領域3によって絶縁分離されている。この素子領域2には、メモリセルトランジスタCのソース/ドレインとなるn型拡散領域4が複数個、メモリセルトランジスタのワード線WLによって互いに離間して形成されている。そして、隣接するn型拡散領域4を共有することにより複数のメモリセルトランジスタCが直列に接続され、NANDストリングを形成している。
These
素子領域2および素子分離領域3上には、複数のメモリセルトランジスタCのワード線WLが、上記所定方向と直交する方向、すなわちY軸方向に沿って配置され、選択ゲートトランジスタSの選択ゲート線SLがワード線WLと並行して配置されている。
On the
そして、各素子領域2と交差するワード線WL下には、メモリセルトランジスタCのチャネルがそれぞれ形成され、また各素子領域2と交差する選択ゲート線SL下には、選択ゲートトランジスタSのチャネルがそれぞれ形成されている。選択ゲートトランジスタSのn型拡散領域4は、ソース線コンタクト40およびビット線コンタクト41にそれぞれ接続されている。
The channel of the memory cell transistor C is formed below the word line WL that intersects each
また、複数のワード線WL間、および複数のワード線WLと選択ゲート線SLとの間には、ワード線WLおよび選択ゲート線SLと並行するように、シールド電極25がそれぞれ配置されている。シールド電極25は、メモリセルアレイ部の周辺においてシールド電極コンタクト42にそれぞれ接続されている。
In addition,
なお、シールド電極コンタクトは、配線によってシールド電極制御回路101に接続されている。
The shield electrode contact is connected to the shield
図2は、図1のB−Bに沿ったNANDフラッシュメモリの断面図である。図2に示すように、p型半導体基板1の主面の素子領域2にはソース/ドレインとなる複数個のn型拡散領域4が互いに離間して形成されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the NAND flash memory taken along the line BB in FIG. As shown in FIG. 2, a plurality of n-
そして、隣接するn型拡散領域4の間の素子領域2上面には、厚さ5〜10nm程度のゲート絶縁膜10が形成されている。メモリセルトランジスタCのゲート絶縁膜10上には多結晶シリコン膜からなる浮遊ゲート11が形成されている。選択ゲートトランジスタSのゲート絶縁膜10上には、多結晶シリコン膜からなる下部ゲート電極12が形成されている。
A
浮遊ゲート11および下部ゲート電極12の上面には、ONO(Oxide Nitride Oxide)膜やAl2O3、HfO等の金属酸化膜またはこれらの積層膜から構成されるゲート間絶縁膜13が形成されている。メモリセルトランジスタCのゲート間絶縁膜13上には、多結晶シリコン膜14とシリサイド層(CoSi)15からなる制御ゲート16が形成されている。すなわち、浮遊ゲート11と制御ゲート16とがゲート間絶縁膜13で電気的に絶縁されたゲート電極G1が構成される。
On the upper surfaces of the
一方、選択ゲートトランジスタSのゲート間絶縁膜13上には、制御ゲート16と同様の多結晶シリコン膜14とシリサイド層15からなる上部ゲート電極17が形成されている。そして、選択ゲートトランジスタSにおいては、ゲート間絶縁膜13に形成された開口13aを通して、下部ゲート電極12と上部ゲート電極17とが電気的に接続されている。すなわち、下部ゲート電極12と上部ゲート電極17とが電気的に接続されたゲート電極G2が構成される。
On the other hand, on the intergate
また、X軸方向において、隣接するメモリセルトランジスタCの制御ゲート16が互いに接続され、X軸方向に延伸されてワード線WLを形成している。また、隣接する選択ゲートトランジスタSの上部ゲート電極17が互いに接続され、X軸方向に延伸されて選択ゲート線SLを形成している。
Further, the
そして、メモリセルトランジスタCのゲート電極G1および選択ゲートトランジスタSのゲート電極G2の側壁には二酸化シリコン膜等のゲート側壁絶縁膜22が設けられている。
A gate sidewall
このゲート側壁絶縁膜22上には、シールド電極25が形成されている。このシールド電極25は、多結晶シリコン膜がシリサイド化されたシリサイド層で構成されている。
A
このシールド電極25を含むゲート電極G1、G2間、およびゲート電極G1、G2の上部には層間絶縁膜30が堆積され、この層間絶縁膜30上には不図示のビット線またはソース線が形成されている。ソース線はソース線コンタクト40を、ビット線はビット線コンタクト41をそれぞれ介してn型拡散層4に接続されている。
An
次に、本発明の第1の実施形態に係るNAND型フラッシュメモリの製造方法について図3を参照して説明する。図3−1(a)から図6−15(a)は、図1のA−Aに沿った工程断面図であり、図3−1(b)から図6−15(b)は、図1のB−Bに沿った工程断面図である。 Next, a method for manufacturing the NAND flash memory according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3-1 (a) to 6-15 (a) are process cross-sectional views along AA in FIG. 1, and FIGS. 3-1 (b) to 6-15 (b) are diagrams. It is process sectional drawing along BB of 1. FIG.
まず、図3−1について説明する。半導体基板1上にゲート絶縁膜10を形成する。このゲート絶縁膜10は、熱酸化による二酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、二酸化シリコン膜に窒素を添加した膜、または堆積工程による二酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等の絶縁膜である。
First, FIG. 3-1 will be described. A
次に、図3−2に示すように、P(燐)またはAs(砒素)等の不純物がドーピングされている多結晶シリコン膜11をゲート絶縁膜10上に堆積し、多結晶シリコン膜11上に窒化シリコン膜等のパッド材51を堆積する。この多結晶シリコン膜11は、不純物がドーピングされていない多結晶シリコン膜を堆積した後にPやAs等の不純物をイオン注入して熱処理により活性化させて形成しても良い。この多結晶シリコン膜11は、メモリセルトランジスタにおいては、後に浮遊ゲート11になり、選択ゲートトランジスタでは下部ゲート電極12となる。
Next, as shown in FIG. 3B, a
次に、図3−3に示すように、パッド材51上にフォトレジスト(不図示)を塗布し、フォトリソグラフィ技術により素子領域(AA:Active Area)を形成するためのフォトレジストパターンを形成する。このフォトレジストパターンをマスクとして、RIE(Reactive Ion Etching)法によってパッド材51、多結晶シリコン膜11、ゲート酸化膜10、半導体基板1をそれぞれエッチングして、半導体基板1に素子分離領域(Shallow Trench Isolation:STI)3を形成するための分離溝5を形成する。
Next, as shown in FIG. 3C, a photoresist (not shown) is applied on the
次に、図3−4に示すように、分離溝5内にHDP(High Density Prasma)法により酸化シリコン膜等の素子分離絶縁膜6を堆積する。次に、パッド材51をストッパーとしてCMP(Chemical Mechanical Polishing)法によって素子分離絶縁膜6の平坦化を行う。素子分離絶縁膜6の平坦化の後、RIE法により素子分離絶縁膜6を多結晶シリコン膜2の高さまでエッチバックする。続いて燐酸等のウェット法によりパッド材51を剥離する。
Next, as shown in FIG. 3-4, an element
次に、図4−5に示すように、浮遊ゲート11と制御ゲート16との間の容量を大きくするために、素子分離絶縁膜6の上部をRIE法によりエッチングし、多結晶シリコン膜11の側壁面を露出させる。このときのエッチング量はゲート絶縁膜10が露出しない程度をターゲットとし、浮遊ゲート11と制御ゲート16との間の容量のバラツキが大きくならないようにエッチング量を制御する必要がある。
Next, as shown in FIG. 4-5, in order to increase the capacitance between the floating
次に、図4−6に示すように、多結晶シリコン膜11および素子分離絶縁膜6の上にゲート間絶縁膜13を堆積する。ゲート間絶縁膜13には、ONO膜、またはAl2O3、HfO等の金属酸化膜またはこれらの積層膜から構成される高誘電体膜を用いても良い。
Next, as shown in FIG. 4-6, an
次に、選択ゲートトランジスタSの上部ゲート電極17(メモリセルトランジスタの制御ゲート16に相当)と下部ゲート電極12(メモリセルトランジスタの浮遊ゲート11に相当)とを電気的に接続するための工程を説明する。まず、上部ゲート電極17の一部である多結晶シリコン膜、およびゲート間絶縁膜をエッチングする際のマスク材(不図示)となるBSG(Boron Silicate Glass)膜等をゲート間絶縁膜13上に堆積する。このBSG膜の上面にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術によって、ゲート間絶縁膜13の開口13aを形成するためのフォトレジストパターンを形成する。この開口13aは、下部ゲート電極12である多結晶シリコン膜11と、上部ゲート電極17の一部である多結晶シリコン膜14とを電気的に接続するためのものである。
Next, a process for electrically connecting the upper gate electrode 17 (corresponding to the
次に、フォトレジストパターンをマスクとしてBSG膜をRIE法によりエッチングした後、フォトレジストパターンを剥離し、BSG膜をマスクとして、多結晶シリコン膜およびゲート間絶縁膜13をRIE法によってエッチングする。このようにして、ゲート間絶縁膜13の開口13aが形成され、後述するように、選択ゲートトランジスタSの下部ゲート電極12と上部ゲート電極17が電気的に接続される。
Next, after etching the BSG film by the RIE method using the photoresist pattern as a mask, the photoresist pattern is peeled off, and the polycrystalline silicon film and the inter-gate insulating
次に、BSG膜を弗酸等のウェット工程により剥離する。 Next, the BSG film is removed by a wet process such as hydrofluoric acid.
次に、図4−7に示すように、PやAs等の不純物がドープされた多結晶シリコン膜14およびパッド材52をゲート間絶縁膜13上に堆積する。この多結晶シリコン膜14は、メモリセルトランジスタCでは制御ゲート11となり、選択ゲートトランジスタSでは上部ゲート電極17となる。このドープされた多結晶シリコン膜14は、PやAs等の不純物がドーピングされていない多結晶シリコン膜を堆積後に、PやAs等の不純物をイオン注入して熱工程により活性化して形成しても良い。パッド材52は、後述のシールド電極25を形成するための多結晶シリコン膜24とのエッチング選択比を確保するために、二酸化シリコン膜が望ましい。
Next, as shown in FIG. 4-7, the
次に、図4−8に示すように、フォトレジスト(不図示)をパッド材52の上に塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いて、ゲート電極を形成するためのフォトレジストパターンを形成する。このフォトレジストパターンをマスクとしてRIE法によって、パッド材52を加工する。次にフォトレジストパターンを剥離した後、パッド材52をマスクとして、多結晶シリコン膜14、ゲート間絶縁膜13、多結晶シリコン膜11を順次、RIE法によって加工し、ゲート電極G1、G2を形成する。
Next, as shown in FIGS. 4-8, a photoresist (not shown) is apply | coated on the
次に、図5−9に示すように、熱酸化によってゲート電極G1、G2の側壁に第1の二酸化シリコン膜20を形成する。この第1の二酸化シリコン膜20は、形成しなくてもよい。
Next, as shown in FIGS. 5-9, a first
次に、図5−10に示すように、第1の二酸化シリコン膜20を含むゲート電極G1、G2の上に、二酸化シリコン膜を堆積し、側壁残しのRIEを行い、ゲート電極側壁の第1の二酸化シリコン膜20上に第2の二酸化シリコン膜21を形成する。この第1および第2の二酸化シリコン膜20、21が、シールド電極25とゲート電極G1、G2を電気的に絶縁分離するためのゲート側壁絶縁膜22となる。ここでは、ゲート側壁絶縁膜22のみを図示する。
Next, as shown in FIG. 5-10, a silicon dioxide film is deposited on the gate electrodes G1 and G2 including the first
次に、図5−11に示すように、ゲート電極G1、G2のゲート側壁絶縁膜22上にシールド電極25を形成するための多結晶シリコン膜24を形成する。これは、半導体基板全面に多結晶シリコン膜を堆積した後、異方性エッチングを行うことにより形成される。この多結晶シリコン膜24は、メモリセルトランジスタCおよび選択ゲートトランジスタSのソース/ドレイン4を形成するためのオフセットとなる。また、この多結晶シリコン膜24はセルアレイ部ではシールド電極25となるので、ゲート電極G1、G2とは、ゲート側壁絶縁膜22で絶縁分離されている必要がある。多結晶シリコン膜24を形成した後、ソース/ドレイン4形成のために素子領域2の半導体基板1中にAsのイオン注入を行い、高温アニールで活性化し、ゲート電極G1、G2の両側にソース/ドレインとしてのn型拡散領域4をそれぞれ形成する。
Next, as shown in FIG. 5-11, a polycrystalline silicon film 24 for forming the
次に、図5−12に示すように、パッド材52をRIE法によって除去し、ゲート電極G1、G2の多結晶シリコン膜14の上面を露出させる。
Next, as shown in FIG. 5-12, the
次に、図6−13に示すように、シリサイド化の工程を行うために、半導体基板1上の全面にCo/Ti/TiN膜53を堆積し、450℃程度のアニールを行う。このシリサイド化工程により、ゲート電極G1、G2の多結晶シリコン膜14の上部がシリサイド化され、シリサイド層15が形成される。またゲート側壁絶縁膜22上の多結晶シリコン膜24は、薄膜のため完全にシリサイド化されてシリサイド層によるシールド電極25が形成される。一方、絶縁膜上のCo/Ti/TiN膜53は、反応する多結晶シリコン膜が存在しないため、シリサイド層を形成せず、ウェット工程で除去される。
Next, as shown in FIG. 6-13, a Co / Ti /
なお、本実施形態ではシリコンをシリサイド化させるための金属としてCoを用いたが、W、Ni、Tiを用いても良く、またこれらの金属の化合物を用いても良い。また、これらの金属以外の金属でも、シリコンと反応して低抵抗のシリサイドを形成するものであれば、用いることができる。 In this embodiment, Co is used as a metal for siliciding silicon. However, W, Ni, Ti, or a compound of these metals may be used. Metals other than these metals can be used as long as they react with silicon to form a low-resistance silicide.
また、本実施形態では、シールド電極を構成する多結晶シリコン膜が完全にシリサイド化しているが、シリサイド化のために堆積するCo/Ti/TiNの膜厚およびアニール条件によってはシールド電極を構成する多結晶シリコン膜の表面部分のみがシリサイド化する場合もある。このような場合も、多結晶シリコン膜の表面がシリサイド化したことにより、シールド電極の抵抗は多結晶シリコン膜のみの場合よりも減少する。 In this embodiment, the polycrystalline silicon film constituting the shield electrode is completely silicided. However, the shield electrode is constituted depending on the thickness of Co / Ti / TiN deposited for silicidation and annealing conditions. Only the surface portion of the polycrystalline silicon film may be silicided. Also in such a case, the resistance of the shield electrode is reduced as compared with the case of only the polycrystalline silicon film because the surface of the polycrystalline silicon film is silicided.
次に、図6−15に示すように、ゲート電極G1、G2を含むゲート電極上に層間絶縁膜30を堆積し、CMP法によって層間絶縁膜30を平坦化した後に、ソース線コンタクト40、ビット線コンタクト41の形成プロセスを行う。この際に、シールド電極25に定電位を与えるためのシールド電極コンタクト42が同時に形成される。
Next, as shown in FIG. 6-15, an
その後に、ビット線形成工程以降、通常の配線工程を経ることで、NAND型フラッシュメモリが作成される。 Thereafter, a NAND flash memory is formed through a normal wiring process after the bit line forming process.
以上のように、本発明の第1の実施形態によれば、シールド電極25がシリサイド層で構成されているので、シールド電極25の末端(シールド電極コンタクトと反対の端部)まで電位が安定する。そのため、シールド電極25の末端まで、隣接メモリセルトランジスタからの近接効果を遮蔽することができる。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, since the
また、シールド電極25形成に伴って新たに工程を追加する必要はないという利点がある。なぜなら、ゲート電極Gの側壁は、メモリセルトランジスタCおよび周辺トランジスタに共通して必要とされる要素であり、またゲート電極を低抵抗化するためには、Co等によるシリサイド化は必須のプロセスである。そして、シールド電極25のシリサイド層は、ゲート電極側壁の多結晶シリコン膜24をゲート電極の多結晶シリコン膜14と同時にシリサイド化して形成されるからである。
In addition, there is an advantage that it is not necessary to add a new process as the
さらに、シールド電極25は浮遊ゲートの高さだけではなく、ゲート電極Gの側壁全体に形成されているため、隣接のメモリセルトランジスタCの浮遊ゲート11からの近接効果のみならず制御ゲート16からの近接効果も低減できる。
Further, since the
なお、シールド電極25は、シールド電極制御回路101と接続され電位を与えられる。このとき、シールド電極25に定電位(例えば0V)を与えれば、隣接のメモリセルトランジスタCからの近接効果を遮蔽することができる。
The
すなわち、データ書き込み時およびデータ読み出し時にはシールド電極25を0V(Vss)に設定する、という使用方法が考えられる。
That is, a method of using the
また、データ書き込み時とデータ読み出し時でシールド電極25に与える電位を変更するという使用方法も考えられる。すなわち、シールド電極25の電位をデータ書き込み時には10V程度、データ読み出し時には0Vと設定する使用方法である。
In addition, a method of use is also conceivable in which the potential applied to the
なぜなら、データ書き込み時には、書き込みに用いる制御ゲート16は25V程度の高電圧に昇圧されるために、シールド電極25が0Vの場合には側壁絶縁膜22の耐圧が問題となりうるが、シールド電極の電圧を10V程度(Vpass程度)に設定すれば側壁絶縁膜22に加わる電圧ストレスが小さくなるからである。また、0Vのシールド電極25に隣接した制御ゲート16を25Vに昇圧するよりも10Vのシールド電極25に隣接した制御ゲート16を昇圧する方が短時間で行うことができるという利点もある。
This is because, when writing data, the
これに対して、データ読み出し時には制御ゲート16はVread(5V程度)に昇圧されるのみなので、上記のような耐圧の問題は起こらず、シールド電極25の電位は0Vに設定してよい。
On the other hand, since the
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係るNAND型フラッシュメモリについて説明する。図7は、本発明の第2の実施形態に係るNAND型フラッシュメモリの平面図である。図8は、図7のB−B方向の断面図である。
(Second Embodiment)
Next, a NAND flash memory according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a plan view of a NAND flash memory according to the second embodiment of the present invention. 8 is a cross-sectional view in the BB direction of FIG.
本実施形態では、隣接するメモリセルトランジスタCのゲート電極G1間、およびメモリセルトランジスタCのゲート電極G1と選択ゲートトランジスタSのゲート電極G2との間に、単一のシールド電極35が、そのゲート電極G間の空間を完全に埋めるように形成されている。そして、そのシールド電極35は、多結晶シリコン膜33とこの多結晶シリコン層33上部がシリサイド化されてなるシリサイド層34とで構成されている。また、シールド電極35は、その一側面が隣接する一方のゲート電極G1またはG2のゲート側壁絶縁膜22に接し、他側面が隣接する他方のゲート電極G1またはG2のゲート側壁絶縁膜22に接して設けられている。また、制御ゲート16または上部ゲート電極17の多結晶シリコン膜14の高さと略同じ高さに形成されている点で、上記第1の実施形態と異なり、それ以外の構成については、同じであり、同じ符号を付して説明は省略する。
In the present embodiment, a
次に、上記第2の実施形態に係るNAND型フラッシュメモリの製造方法について図9および図10を参照して説明する。 Next, a method for manufacturing the NAND flash memory according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.
図9−1に示すように、メモリセルトランジスタCのゲート電極G1、および選択ゲートトランジスタSのゲート電極G2の側壁に、ゲート側壁絶縁膜22を形成するまでは、第1の実施形態と同様である。本実施形態では、ゲート側壁絶縁膜22上に多結晶シリコン膜33を形成する前に、ソース/ドレインを形成するためのイオン注入を行い、n型拡散領域4を形成する。
As shown in FIG. 9A, until the gate sidewall insulating
次に、図9−2に示すように、ゲート電極G1、G2間にシールド電極35を形成するための多結晶シリコン膜33を堆積し、RIE法により多結晶シリコン膜33を制御ゲート16の多結晶シリコン膜14とほぼ同じ高さにまでエッチバックする。
Next, as shown in FIG. 9B, a
次に、図9−3に示すように、RIE法により、ゲート電極G1、G2上のパッド材52を除去する。
Next, as shown in FIG. 9C, the
次に、図9−4に示すように、ゲート電極G1、G2の多結晶シリコン膜14およびゲート電極G1、G2間の多結晶シリコン膜33上にCo/Ti/TiN膜53を堆積する。
Next, as shown in FIG. 9-4, a Co / Ti /
次に、図10−5に示すように、アニールを行い、制御ゲート16の多結晶シリコン膜14およびゲート電極G1、G2間の多結晶シリコン膜33をシリサイド化し、多結晶シリコン膜14の上部にシリサイド層15を形成し、ゲート電極G1、G2間の多結晶シリコン膜33の上部にシリサイド層34を形成し、多結晶シリコン膜33とシリサイド層34からなるシールド電極35を形成する。
Next, as shown in FIG. 10-5, annealing is performed to silicide the
次に、図10−6に示すように、フォトレジストをゲート電極G1、G2およびシールド電極35上に塗布し、フォトリソグラフィ技術によって選択ゲートトランジスタS間のビット線コンタクト41を形成するためのレジストパターン54を形成する。次に、このレジストパターン54をマスクにして、選択ゲートトランジスタSのn型拡散領域4上のシリサイド層34および多結晶シリコン膜33をRIE法によってエッチングする。
Next, as shown in FIG. 10-6, a photoresist is applied on the gate electrodes G1 and G2 and the
次に、図10−7に示すように、レジストパターン54を除去した後、半導体基板上の全面に層間絶縁膜30を堆積し、層間絶縁膜30を平坦化した後に、ソース線コンタクト40、ビット線コンタクト41の形成プロセスを行う。この際に、シールド電極35に定電位を与えるための、シールド電極コンタクト42も同時に形成される。
Next, as shown in FIG. 10-7, after removing the resist
以上のように、第2の実施形態によれば、シールド電極35は、隣接するゲート電極G1、G2間を完全に埋めるので、シールド電極35の断面積が第1の実施形態に比較して大きくなる。したがって、シールド電極35の抵抗は第1の実施形態に比較してさらに小さくなり、シールド電極35の電位が安定するため、近接効果を遮断することができる。
As described above, according to the second embodiment, the
なお、第2の実施形態においては、図10−4において堆積するCo/Ti/TiN膜53の膜厚を厚くし、図10−5でのアニール時間を長くして、図11に示すように、制御ゲート16および上部ゲート電極17の多結晶シリコン膜14をフルシリサイド化して制御ゲート16および上部ゲート電極17をシリサイド層15で構成するとともに、シールド電極45の多結晶シリコン膜33をフルシリサイド化(Fully Silicided:FUSI)してシールド電極45をシリサイド層の34のみとしてもよい。この場合は、シールド電極45の抵抗は部分的にシリサイド化された場合よりも小さくすることができる。
In the second embodiment, as shown in FIG. 11, the thickness of the Co / Ti /
また、シリサイド化に用いる金属がCoに限られないのは、第1の実施形態と同様である。 Further, the metal used for silicidation is not limited to Co, as in the first embodiment.
なお、上記第1および第2の実施形態では、本発明をNAND型フラッシュメモリに適用した場合について説明したが、本発明はNOR型フラッシュメモリ等の他の不揮発性半導体記憶装置にも適用できる。また、浮遊ゲート構造のかわりに窒化シリコン膜からなる電荷蓄積層を適用したMONOS(Metal−Oxide−Nitride−Oxide−Silicon)構造に対しても本発明は適用できる。 In the first and second embodiments, the case where the present invention is applied to a NAND flash memory has been described. However, the present invention can also be applied to other nonvolatile semiconductor memory devices such as a NOR flash memory. The present invention can also be applied to a MONOS (Metal-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon) structure in which a charge storage layer made of a silicon nitride film is used instead of the floating gate structure.
1 半導体基板
2 素子領域
3 素子分離領域
4 拡散領域
5 分離溝
6 素子分離絶縁膜
10 ゲート絶縁膜
11 浮遊ゲート
12 下部ゲート
13 ゲート間絶縁膜
13a 開口
14、24、33 多結晶シリコン膜
15、34 シリサイド層
16 制御ゲート
17 上部ゲート電極
20 二酸化シリコン膜
22 ゲート側壁絶縁膜
25、35、45 シールド電極
30 層間絶縁膜
40 ソース線コンタクト
41 ビット線コンタクト
42 シールド電極コンタクト
51、52 パッド材
53 Co/TiN/Ti膜
54 レジストパターン
101 シールド電極制御回路
C メモリセルトランジスタ
S 選択ゲートトランジスタ
G1 メモリセルトランジスタのゲート電極
G2 選択ゲートトランジスタのゲート電極
WL ワード線
SL 選択ゲート線
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記半導体基板上にゲート絶縁膜を介して形成された浮遊ゲートと前記浮遊ゲート上にゲート間絶縁膜を介して積層された制御ゲートとを有し、互いに隣接して配置された複数のゲート電極と、
各ゲート電極のそれぞれの側壁に設けられたゲート側壁絶縁膜と、
隣接する前記ゲート電極間に、前記ゲート側壁絶縁膜を介して配置され、少なくとも一部が金属とシリコンからなるシリサイド層で構成されるシールド電極と、
を有することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 A semiconductor substrate;
A plurality of gate electrodes having a floating gate formed on the semiconductor substrate through a gate insulating film and a control gate stacked on the floating gate through an inter-gate insulating film, and arranged adjacent to each other When,
A gate sidewall insulating film provided on each sidewall of each gate electrode;
A shield electrode disposed between the adjacent gate electrodes with the gate sidewall insulating film interposed therebetween, and at least a part of which is formed of a silicide layer made of metal and silicon;
A non-volatile semiconductor memory device comprising:
前記ゲート絶縁膜上に導電膜を形成し、前記導電膜上にゲート間絶縁膜を介して多結晶シリコン膜を積層形成した後、前記導電膜、前記ゲート間絶縁膜、および多結晶シリコン膜をパターニングして、前記導電膜の浮遊ゲートと多結晶シリコンの制御ゲートとを有し、かつ互いに隣接して配置されたゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極の側壁にゲート側壁絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート側壁絶縁膜上に多結晶シリコン膜からなるシールド電極を形成する工程と、
前記制御ゲートの多結晶シリコン膜と前記シールド電極の多結晶シリコン膜とを同時にシリサイド化する工程と、
を有することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の製造方法。 Forming a gate insulating film on the semiconductor substrate;
A conductive film is formed on the gate insulating film, and a polycrystalline silicon film is stacked on the conductive film via an inter-gate insulating film, and then the conductive film, the inter-gate insulating film, and the polycrystalline silicon film are formed. Patterning to form a gate electrode having a floating gate of the conductive film and a control gate of polycrystalline silicon and disposed adjacent to each other;
Forming a gate sidewall insulating film on the sidewall of the gate electrode;
Forming a shield electrode made of a polycrystalline silicon film on the gate sidewall insulating film;
Simultaneously siliciding the polycrystalline silicon film of the control gate and the polycrystalline silicon film of the shield electrode;
A method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008292027A JP2010118596A (en) | 2008-11-14 | 2008-11-14 | Nonvolatile semiconductor storage device and method of manufacturing same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008292027A JP2010118596A (en) | 2008-11-14 | 2008-11-14 | Nonvolatile semiconductor storage device and method of manufacturing same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010118596A true JP2010118596A (en) | 2010-05-27 |
Family
ID=42306056
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008292027A Pending JP2010118596A (en) | 2008-11-14 | 2008-11-14 | Nonvolatile semiconductor storage device and method of manufacturing same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010118596A (en) |
-
2008
- 2008-11-14 JP JP2008292027A patent/JP2010118596A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9324725B2 (en) | Semiconductor device and a manufacturing method thereof | |
JP2007281092A (en) | Semiconductor device, and manufacturing method thereof | |
US8778760B2 (en) | Method of manufacturing flash memory cell | |
US9583502B2 (en) | Method of manufacturing a semiconductor device | |
CN107464815A (en) | Semiconductor devices and its manufacture method | |
JP2018056222A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JP5047786B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
US20190081057A1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method therefor | |
JP2009272565A (en) | Semiconductor storage device and method of manufacturing same | |
JP6787798B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor devices | |
TW201841348A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JP2005191489A (en) | Semiconductor memory and manufacturing method for the same | |
US8552523B2 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing | |
JP2008066725A (en) | Eeprom device and method of manufacturing the same | |
JP2009188204A (en) | Flash memory and its production method | |
JP2012023269A (en) | Nonvolatile storage device and manufacturing method of the same | |
JP2010135561A (en) | Nonvolatile semiconductor storage device | |
JP5351274B2 (en) | Nonvolatile semiconductor memory device | |
JP2009194221A (en) | Semiconductor device and its production process | |
JP2008177223A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP2010118596A (en) | Nonvolatile semiconductor storage device and method of manufacturing same | |
JP2009147239A (en) | Nonvolatile semiconductor storage device and its manufacturing method | |
JP6178129B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP2014045229A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JP2013026263A (en) | Nonvolatile semiconductor storage device |